¿Qué es la homeostasis en las células?
La homeostasis es un conjunto de condiciones internas mantenidas por los sistemas vivos que permiten que los organismos funcionen mejor. La homeostasis es importante para mantener condiciones internas estables a pesar de un entorno cambiante. Todas las células deben mantener la homeostasis para mantenerse vivas.
Mantener la homeostasis
¿Cómo se mantiene la homeostasis? La homeostasis se mantiene mediante ciclos de retroalimentación negativa.. Un ciclo de retroalimentación negativa ocurre cuando el producto de una vía lo cierra. Por ejemplo, existe un cierto rango de temperatura en el que los organismos necesitan permanecer para mantenerse con vida. Para los humanos, la temperatura corporal óptima es de 98,6 grados Fahrenheit. Cuando los humanos se calientan demasiado y la temperatura corporal comienza a subir por encima de este nivel, hay varios mecanismos que se activan para enfriarnos. Por ejemplo, sudamos y los vasos sanguíneos se mueven hacia la superficie en nuestras extremidades y se dilatan para liberar más calor. A medida que nos enfriamos y bajamos de la temperatura homeostática de 98,6 grados Fahrenheit, se activan otros mecanismos, como los escalofríos o la constricción de los vasos sanguíneos. Estos circuitos de retroalimentación negativa ayudan a mantener el cuerpo a la temperatura óptima. Los ejemplos adicionales de homeostasis incluyen la regulación del equilibrio de agua y sal, los niveles de glucosa, la presión arterial y más. En los animales, por ejemplo, la homeostasis de la glucosa se mantiene a través de un circuito de retroalimentación negativa. Cuando se ingieren alimentos, aumentan los niveles de glucosa en sangre. Esto hace que el páncreas libere una hormona llamada insulina. La insulina se une a la superficie de las células y les permite absorber glucosa de la sangre. Esto hace que los niveles de glucosa en sangre bajen y el páncreas deje de liberar insulina. Si los niveles de glucosa en sangre bajan demasiado, el páncreas produce glucagón. El glucagón hace que las células musculares y hepáticas descompongan el glucógeno en glucosa y lo liberen a la sangre. Esto aumenta los niveles de glucosa en sangre, lo que hace que el páncreas deje de producir glucagón. El ciclo continúa de esta manera para asegurar que los niveles de glucosa en sangre permanezcan en homeostasis. Cuando no se puede mantener la homeostasis, se pueden manifestar estados patológicos. Por ejemplo, si el páncreas no produce insulina o el cuerpo no responde a la insulina, una persona puede desarrollar diabetes.
¿Cómo ayuda la membrana celular a mantener la homeostasis?
El último ejemplo describió un organismo completo, pero ¿cómo mantienen las células la homeostasis? El principal orgánulo responsable de mantener la homeostasis es la membrana celular . ¿Por qué es tan importante la membrana celular para mantener la homeostasis? La membrana celular, también conocida como membrana plasmática, juega un papel importante en la homeostasis a través de la regulación del paso de materiales dentro y fuera de la célula. La membrana celular está formada por una bicapa de fosfolípidos.
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Una bicapa de fosfolípidos está formada por dos capas de fosfolípidos dispuestas como un sándwich de helado. Cada fosfolípido tiene una cabeza hidrófila, que mira hacia afuera, y una cola hidrófoba, que está intercalada dentro de la membrana. ¿Qué ayuda a mantener la homeostasis? La presencia de colesterol entre los fosfolípidos y las colas relativamente cortas mantienen la membrana fluida. Esto es importante para permitir que los materiales se muevan a través de la membrana, como el agua y los iones. La membrana celular también contiene proteínas, que ayudan a mover moléculas grandes o cargadas a través de la membrana.
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Ósmosis de agua a través de la membrana
La ósmosis es el proceso por el cual el agua pasa de una alta concentración de agua a una baja concentración de agua. Esto significa que el agua también se mueve desde donde hay una concentración de soluto más baja hacia donde hay una concentración de soluto más alta. El agua es una molécula pequeña, pero es polar y, por lo tanto, solo una parte del agua puede moverse directamente a través de la membrana. El agua también fluye a través de canales de proteínas llamados acuaporinas. Esto permite un movimiento de agua más regulado y eficiente. La presencia de estos canales en la membrana celular ayuda a regular la cantidad de agua que entra y sale de la célula, lo que permite que la célula mantenga la homeostasis.
La respuesta celular al estrés
Regulación del flujo de iones
La membrana celular también asegura niveles óptimos de iones necesarios para que la célula funcione correctamente. La celda hace esto controlando el flujo de iones dentro y fuera de la celda. Por ejemplo, la célula mantiene altas concentraciones de iones de potasio dentro de la célula y una alta concentración de iones de sodio fuera de la célula. Esto ayuda a que la celda mantenga un gradiente electroquímico necesario para otras formas de transporte. Para mantener estos gradientes, la célula utiliza el transporte activo, donde gasta energía para bombear iones de sodio fuera de la célula e iones de potasio dentro de la célula. La célula también puede regular qué canales hay en la membrana celular y, por lo tanto, qué moléculas pueden ser transportadas. Algunos de estos canales también están regulados con ligandos u otros estímulos necesarios para abrirlos, lo que permite niveles de control aún más finos. Por ejemplo, en el sistema nervioso, las neuronas tienen canales iónicos que están activados por neurotransmisores específicos. Solo cuando el neurotransmisor específico está presente, el canal se abrirá y permitirá el flujo de iones hacia la célula, lo que puede estimular a la neurona para que envíe una señal.
Resumen de la lección
La homeostasis es el conjunto interno de condiciones que mantienen los seres vivos para que el organismo funcione de la mejor manera. La homeostasis se mantiene a través de ciclos de retroalimentación negativa donde el producto de un proceso cierra el proceso. Ejemplos de homeostasis en seres vivos incluyen:
- Regulación de la temperatura
- Balance de agua y sal
- Niveles de glucosa
La homeostasis también está regulada a nivel celular por la membrana celular. La membrana celular está formada por dos capas de fosfolípidos dispuestas como un sándwich de helado. Los fosfolípidos junto con el colesterol mantienen la membrana fluida y permiten el paso de materiales hacia adentro y hacia afuera de la célula. La membrana celular mantiene la homeostasis de tres formas principales:
- Permitiendo el movimiento fluido de la membrana.
- Regulación de la ósmosis o el movimiento del agua de alta concentración a baja concentración.
- Mantener concentraciones específicas de iones.
Estas funciones son formas importantes en las que la membrana celular permite que tanto la célula como todo el organismo mantengan la homeostasis.
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