Rodrigo Ricardo

Retroalimentación positiva y negativa en sistemas biológicos

Publicado el 16 agosto, 2022

Control y Regulación

Todos los seres vivos, incluso las bacterias más pequeñas, pueden funcionar solo gracias al intrincado y complejo funcionamiento de muchos sistemas diferentes. Obtienes oxígeno gracias a su sistema respiratorio; puede evitar el dolor debido a su sistema nervioso; y sabe cuándo su cuerpo necesita comida o descanso debido a su sistema endocrino. Estos son solo algunos pequeños ejemplos de la gran cantidad de procesos que tienen lugar constantemente en su cuerpo. Afortunadamente, no tiene que pensar conscientemente en estos sistemas para que funcionen. Muchos seres vivos no son capaces de pensar en absoluto, pero todos sus procesos biológicos funcionan a la perfección. Esto se debe a que muchos de estos procesos están regulados por medio de sistemas de retroalimentación, en el que el producto de un proceso se utiliza para regular la producción de ese producto. En otras palabras, el producto, también conocido como efector, retrocederá e influirá en un estímulo dentro del sistema, ya sea reduciéndolo o reforzándolo aún más.

Todos los sistemas de retroalimentación ocurren en una serie de etapas:

  1. La primera etapa es un estímulo o un cambio en el sistema.
  2. La segunda etapa es el sensor, donde se detecta el cambio.
  3. La tercera etapa se conoce como control, que es donde ocurre una respuesta al cambio.
  4. Y finalmente, la cuarta etapa es el efector, o el efecto de la respuesta

Y entonces el ciclo se repite ad infinitum.

Los sistemas de retroalimentación se clasifican en dos tipos diferentes: retroalimentación positiva y retroalimentación negativa. Los términos positivo y negativo no están destinados a denotar una respuesta buena o mala, sino más bien el tipo de respuesta que tiene el sistema a la presencia del efector.

Retroalimentación positiva

En los sistemas de retroalimentación positiva, el efector de un proceso refuerza el estímulo, lo que aumenta la producción del producto. Un ejemplo común de un sistema de retroalimentación positiva en los seres vivos es la coagulación de la sangre. Cuando se corta la piel y se daña un vaso sanguíneo, las plaquetas en el torrente sanguíneo se acumulan en el sitio del corte y comienzan a liberar varias sustancias químicas diferentes que indican un mayor reclutamiento de plaquetas; más plaquetas desencadenan la liberación de más sustancias químicas, que desencadenan más plaquetas que, a su vez, desencadenan más señales químicas, y así sucesivamente, hasta que las plaquetas y varias proteínas asociadas han tapado el corte con un coágulo.

Otro ejemplo es el proceso de parto en mamíferos. El efector es una hormona llamada oxitocina, que estimula las contracciones uterinas, que luego hacen que se libere más oxitocina y, por lo tanto, más contracciones. Esto continúa hasta que nace el bebé.

Los sistemas de retroalimentación positiva esencialmente causan una reacción en cascada creciente en la que cada nuevo producto amplifica aún más el proceso que lo creó, asegurando mucho más producto. Por lo general, no son procesos en curso en un individuo, sino reacciones a estados específicos de estrés fisiológico, como vemos en los ejemplos de coagulación sanguínea y oxitocina.

Retroalimentación negativa

En los sistemas de retroalimentación negativa, el efector de un proceso reduce el efecto del estímulo que, a su vez, disminuye la producción del producto. Este es un proceso más común en los sistemas vivos, ya que sirve para mantener la homeostasis o el entorno interno óptimo de los organismos. Muchos parámetros clave diferentes de los seres vivos, como la temperatura, el pH y los niveles hormonales, por ejemplo, deben permanecer dentro de un rango particular para que esos organismos prosperen. Los sistemas de retroalimentación negativa mantienen la homeostasis al asegurar que el producto de un proceso no alcance cantidades excesivas, ya que la presencia de un producto reducirá el estímulo adicional y la producción de más producto.

Un buen ejemplo de este proceso es la regulación del calcio en el cuerpo humano. Las glándulas paratiroideas producen la hormona paratiroidea (PTH) en respuesta a los niveles bajos de calcio en el torrente sanguíneo. Esta hormona estimula la descomposición y liberación de calcio de los huesos y otras fuentes de almacenamiento, hasta que el nivel de calcio en la sangre se eleva a niveles normales, momento en el que las glándulas paratiroides apagan la producción de PTH. Si el nivel de calcio en la sangre aumenta demasiado, las glándulas tiroides liberan una hormona llamada calcitonina, que actúa para depositar el calcio en la sangre en los huesos y otros depósitos, reduciendo los niveles de calcio en la sangre a la homeostasis.

Los sistemas de retroalimentación negativa son fundamentales para el funcionamiento adecuado y están presentes en todos los seres vivos. Los defectos en los insumos regulatorios dentro de un sistema, como las glándulas tiroides, pueden provocar desequilibrios en sistemas biológicos críticos. En el ejemplo de las glándulas tiroideas, dos afecciones problemáticas que los humanos pueden enfrentar incluyen el hipertiroidismo y el hipotiroidismo, la sobreproducción y la subproducción, respectivamente, de hormonas tiroideas críticas, lo que hace que un individuo esté crónicamente fuera de la homeostasis. En estos casos, los sistemas de retroalimentación negativa se interrumpen, o incluso se vuelven ligeramente positivos, lo que resulta en un desequilibrio de hormonas cruciales.

Resumen de la lección

Los sistemas de retroalimentación son procesos en los que el producto del proceso afecta la producción posterior del producto. Estos sistemas ocurren en cuatro etapas principales: estímulo, sensor , control y efector. El efector puede aumentar el estímulo y hacer que se produzca más producto o efector, como es el caso de los sistemas de retroalimentación positiva, o el efector puede disminuir el estímulo y detener la producción adicional del producto, como es el caso de la retroalimentación negativa. Los sistemas de retroalimentación positiva en los seres vivos generalmente ocurren en respuesta a un factor de estrés fisiológico, como la coagulación de la sangre o el parto. Los sistemas de retroalimentación negativa en los seres vivos regulan continuamente los procesos corporales críticos, incluida la temperatura, el pH y la regulación hormonal para mantener la homeostasis. Los sistemas de retroalimentación tanto positivos como negativos son una parte vital de la capacidad de un organismo para prosperar y sobrevivir.

Notas rápidas

  • Los sistemas de retroalimentación regulan los procesos biológicos. En un sistema de retroalimentación, el producto del proceso afecta la producción adicional del producto.
  • Los sistemas de retroalimentación tienen cuatro etapas principales: estímulo, sensor, control y efector.
  • Con retroalimentación positiva, el efector aumenta el estímulo que hace que se produzca más efector.
  • Con retroalimentación negativa, el efector disminuye el estímulo y hace que se detenga la producción del producto.
  • Los sistemas de retroalimentación negativa están diseñados para mantener la homeostasis.

Los resultados del aprendizaje

Algunos posibles resultados de completar con éxito esta lección podrían incluir su capacidad para:

  • Analizar la forma en que funciona un sistema de retroalimentación.
  • Enumere las etapas de todos los sistemas de retroalimentación
  • Compare los sistemas de retroalimentación negativa y positiva
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