Regulação nervosa e hormonal em animais - CeiCiência• Todos os seres vivos são sistemas abertos e, por isso, estabelecem, constantemente, ... • A capacidade de sobrevivência

Regulação nervosa e hormonal em animais

• Todos os seres vivos são sistemas abertos e,por isso, estabelecem, constantemente,interacções com o meio ambiente.

• No entanto, há condições no seu meio internoque têm de permanecer constantes. Daí, osorganismos vivos desencadearem numerososmecanismos para se manterem em equilíbrioface às múltiplas variações do meio externo.

• Manter a vida implica manter em equilíbrio ascondições do meio interno, isto é, manter ahomeostasia (hómoios = semelhante + stasis = situação).

• Os mecanismos homeostáticos variam consoante asespécies e o seu habitat.

• A capacidade de sobrevivência dos organismosdepende, em larga medida, da possibilidade dedetectarem alterações no ambiente, quer interno, querexterno, e de responderem de forma adequada a essasalterações.

• Estas funções estão a cargo de dois sistemas eminteracção:– O sistema nervoso;– O sistema hormonal.

Coordenação nervosa• No sentido de responder, rapidamente,

às alterações do ambiente e de mantero equilíbrio do seu meio interno, osanimais desenvolveram um conjunto decélulas, tecidos e órgãos especializados,que constituem o sistema nervoso.

• Através do sistema nervoso em estreitarelação com o sistema hormonal, osorganismos, não só comunicam com omeio exterior, como reagem a alteraçõesdesse meio.

• Uma das razões que justificam a grandeversatilidade e eficácia do sistema nervoso é apresença de uma complexa rede de conexõesentre as células nervosas – os neurónios.

Como está organizada a rede de conexões do sistema nervoso humano?

• Resolva o Doc. 1 da página 151 do manual

Sugestão de resposta ao Doc. 1

Espinal medula

• O sistema nervoso coordena e regula todos osactos conscientes e inconscientes dosindivíduos.

Sistema nervoso

Central Periférico

• No sistema nervoso central dá-se a integração, ouseja, a interpretação dos estímulos provenientesquer do meio interno, quer do meio externo e apreparação de respostas adequadas ao estímulorecebido.

Sistema nervoso central

Encéfalo

Cérebro Cerebelo Bolbo Raquidiano

Medula Espinal

Sistema nervoso periférico

Nervos Cranianos

(origem no encéfalo)

Nervos Raquidianos

(origem na espinal medula)

Nervos Ciáticos

(origem na região lombar e sacral)

• Os nervos são formados por feixes de fibras nervosas sendo estasconstituídas, em regra, por axónios envolvidos por membranas.

• Atendendo a que os órgãos do sistemanervoso central estão ligados aos diferentessistemas de órgãos do organismo (músculos,órgãos dos sentidos, órgãos do sistemarespiratório, circulatório, excretor, etc.), osestímulos circulam por todo o corpo.

• Os elementos centrais desta rede decomunicações são os neurónios.

Neurónio

Dendrites Corpo celular Axónio

Prolongamentos celulares muito ramificados que

recebem informações nervosas do ambiente ou de outro neurónio

Zona com o núcleo e o citoplasma, que integra e trata as informações, emitindo mensagens

Prolongamento celular com o diâmetro mais ou menos constante que termina numa

arborização terminal e que transmite as

mensagens, em regra, a outro neurónio ou a

um órgão efector

• A transmissão de informação recolhida, por exemplo, porum receptor sensorial como os olhos, até à resposta aonível de um órgão efector, como um músculo, segue umarede de comunicações contínua e complexa.

Estímulos externos (ex.: vibrações, movimento, luz, odor…)

Estímulos internos (ex.: alteração do pH do sangue ou pressão sanguínea…)

RECEPÇÃO

Neurónios sensitivos TRANSMITEM a informação

INTEGRAÇÃO(ao nível do S.N.C.)

Neurónios motores TRANSMITEM a resposta

Órgãos efectores EXECUTAM a resposta

Neurónios

Sensitivos(captam informações dos órgãos sensoriais

para o sistema nervoso central)

Associativos(presentes na medula espinal

ou no encéfalo, fazem a conexão entre os neurónios

sensitivos e os neurónios motores)

Motores(trazem do sistema nervoso central as

“ordens” aos órgãos efectores para serem

executadas)

• As ligações entre os neurónios podem estabelecer-seentre o axónio de um neurónio e o corpo celular ou asdendrites do neurónio seguinte, sendo que ainformação chega ao neurónio pelo corpo celular oupelas dendrites e sai sempre pelo axónio.

Transmissão das mensagens nervosas

• A informação nervosa processa-se porimpulsos ou influxos nervosos.

Como se processa a transmissão do influxo nervoso?

• Resolva o Doc. 2 das páginas 154 e 155 domanual


• A membrana com permeabilidade selectiva dosneurónios contribui para uma distribuiçãoassimétrica de iões nos meios extra e intracelular, oque gera um determinado potencial eléctrico(potencial de membrana).– Potencial de repouso: Neurónio em repouso; o neurónio

não está a conduzir nenhum impulso; o interior damembrana tem carga negativa relativamente ao exterior.

– Potencial de acção: Neurónio a conduzir um impulsonervoso; a permeabilidade da membrana dos neuróniosaltera-se, invertendo-se rapidamente as cargas eléctricasde um e do outro lado da membrana.

• Os potenciais de acção propagam-se ao longo doaxónio a uma velocidade que pode ser superior a 100metros por segundo.

• Após o potencial de acção, o potencial de membranarapidamente regressa ao seu valor normal.

• Esta diferença de carga eléctrica entre as zonas emrepouso no axónio e as zonas em actividade gerauma corrente eléctrica.

• Quando o potencial de acção atinge a extremidadedo axónio enfrenta uma zona de junção com outroneurónio ou com um órgão efector.

Como comunicam os neurónios entre si?



• A zona de comunicação entre neurónios designa-sepor sinapse.

• O neurónio que leva a informação para a sinapse é oneurónio pré-sináptico, enquanto que o neurónioque recebe a informação nessa sinapse é o neuróniopós-sináptico.

• A mensagem eléctrica que chega à sinapse converte-senuma mensagem química. Na extremidade do axónioexistem vesículas sinápticas que armazenam substânciasquímicas produzidas pelo neurónio (osneurotransmissores).

• Quando o potencial de acção atinge a sinapse, asvesículas movem-se para a zona da membrana doneurónio pré-sináptico e fundem-se com ela, libertandoos neurotransmissores na fenda sináptica, por exocitose.

• Os neurotransmissores difundem-se através da fendasináptica e são recebidos por receptores específicoslocalizados nas dendrites do neurónio pós-sináptico.

Neurotransmissores

Neurónio pós-sináptico

Neurónio pré-sináptico

• Os neurotransmissores irão alterar a permeabilidadeda membrana do neurónio pós-sináptico, podendodesencadear um potencial de acção no neuróniopós-sináptico.

• A mensagem nervosa prossegue.

• Assim, podemos dizer que a transmissão damensagem nervosa é um processo electroquímico.

Vídeo

Coordenação hormonal• Alguns dos fenómenos mais incríveis da

vida de um indivíduo estão relacionadoscom o sistema hormonal.

• No sistema hormonal ou endócrinoestão envolvidos mensageiros químicos– as hormonas, que são moléculasorgânicas segregadas em glândulas,lançadas na corrente sanguínea e quevão actuar em células muito específicas– células-alvo.

Algumas das glândulas do sistema endócrino

Como actuam as hormonas?



• A maioria das moléculas receptoras das hormonaslocalizam-se na membrana plasmática das células-alvo mas também podem encontrar-se no citoplasmadas mesmas.

• A ligação hormona-receptor na célula-alvodesencadeia alterações diversas que conduzem aoaparecimento de um determinado efeito, sendo esteefeito a resposta da célula-alvo à hormona.

• Estas interacções são, geralmente, reguladas pormecanismos de retroacção (ou feedback)negativa.

Coordenação neuro-hormonal

• Os sistemas nervoso e hormonal interagem (atravésdo complexo hipotálamo-hipófise) na coordenaçãodos organismos. A interacção dos sistemas nervoso ehormonal assegura respostas adequadas àssolicitações internas e externas.

• O hipotálamo coordena e controla o funcionamento dos doissistemas (nervoso e hormonal), respondendo a estímulos quetêm origem em centros nervosos ou em mudanças hormonaisa nível sanguíneo.

• Assim, o hipotálamo segrega hormonas que vão actuar nolobo anterior da hipófise. O hipotálamo também produzhormonas que actuam no lobo posterior da hipófise, comopor exemplo a oxitocina.

• Os sistemas nervoso e hormonal apresentam umasemelhança básica: ambos reagem a estímulos,através do envio de mensagens que irão desencadearuma reposta dos órgãos efectores.

• Na coordenação neuro-hormonal ocorre a transmissãode mensagens de naturezaelectroquímica e hormonal deforma coordenada, quedesencadeiam respostasfundamentais para muitosacontecimentos centrais davida, nomeadamente ocontrolo da homeostasia.

Regulação da temperatura corporal

É importante que a temperatura do corpo se mantenha dentro de certos limites, pois a

temperatura influencia as reacções químicas metabólicas.

• Nos diferentes ecossistemas terrestres a temperaturavaria muito. Por outro lado, a maioria das funçõescelulares está limitada por temperaturas que variamentre os 0 oC e 45 oC, mas estes limites podem serainda mais estreitos em função das espécies.

• Assim, é natural que a maioria dos animaisdisponham de mecanismos de termorregulação(mecanismos fisiológicos, estruturais ecomportamentais que permitem manter atemperatura do corpo dentro de certos limites,apesar das variações da temperatura do meioambiente).

• No ambiente aquático, a temperatura da água nãoapresenta grandes variações e talvez por isso, osorganismos que vivem na água, não apresentam, emregra, mecanismos especializados na regulação datemperatura.

• Já no ambiente terrestre, como as variações datemperatura são constantes, os indivíduosapresentam mecanismos homeotérmicos, que lhespermite sobreviver neste ambiente.

• No que respeita à temperatura corporal os animaispodem classificar-se em:

– Animais ectotérmicos, poiquilotérmicos ou exotérmicos

(exo = fora e thérme = calor)

– Animais endotérmicos ou homeotérmicos

(homóis = semelhante e thérme = calor).

Seres exotérmicos

• Apresentam temperatura corporal variável emfunção da temperatura ambiental.

• No entanto, possuem comportamentos e algumascaracterísticas que permitem dosear a quantidade decalor que necessitam utilizando a energia do Sol.

O lagarto expõe-se ao Sol sobre aspedras ou esconde-se debaixo delasquando a temperatura ambientalsobe, mantendo assim a temperaturado corpo dentro de limitescompatíveis com a vida.

Seres endotérmicos

• Apresentam a temperatura interna sempre constanteindependentemente das alterações da temperaturaambiental.

• Apresentam mecanismos comportamentais,morfológicos e fisiológicos que lhes permitemmanter a temperatura dentro de limites estreitosapesar das variações exteriores.

• Comportamentos que favorecem a homeotermia:

Ninhos das aves Migração das aves

• Características morfológicas que favorecem ahomeotermia:

Raposa-do-ártico

• Aspectos fisiológicos que favorecem a homeotermia:

Hipotálamo – órgão onde se situa o centro regulador da temperatura

Termorregulação no organismo humano

• A interacção coordenada entre o sistema nervoso e osistema hormonal permite regular a temperaturacorporal do ser humano.

• Assim, a temperatura corporal mantém-se entre os36 oC e os 37 oC.

Quais os mecanismos que controlama temperatura do corpo humano?



• Os mecanismos que permitem aos seresendotérmicos regular a temperatura corporalpodem:

– Aumentar ou diminuir a produção de calor interno,sobretudo actuando ao nível do metabolismo e dacontracção muscular;

– Aumentar ou diminuir as perdas de calor para o ambiente.

• Estes objectivos são atingidos mobilizando uma rede decoordenação onde interagem o sistema nervoso e osistema hormonal, envolvendo mecanismos de feedbacknegativo.

• A rede de interacções inclui as seguintes etapas:– Estímulo (aumento ou diminuição da temperatura);– Detecção do estímulo ao nível de receptores sensoriais;– Transporte da mensagem por nervos sensitivos até ao

hipotálamo;– Interpretação do estímulo e preparação da resposta por parte

do hipotálamo;– Transporte da mensagem por nervos motores até aos órgãos

efectores ou por hormonas;– Execução da resposta ao nível dos órgãos efectores.

• Na manutenção da temperatura do corpo humanoestão envolvidos mecanismos de regulação porfeedback negativo.

– Quando a temperatura sobe (+), os órgãos efectoresdesencadeiam acções destinadas a fazê-la baixar (-) e,quando ela baixa (-), ocorrem acções destinadas a fazê-lasubir (+).

• Numa situação de febre (infecção ou outro processopatológico), os mecanismos de feedback negativopassam a mecanismos de feedback positivo:

– À medida que a temperatura aumenta (+), os órgãosefectores desenvolvem acções que, em vez de fazerembaixar a temperatura, pelo contrário, fazem-na aumentar(++).

• Os seres homeotérmicos apresentam vantagensrelativamente aos exotérmicos, pois conservam a suaactividade normal constante porque não têmgrandes variações na temperatura corporal desdeque as oscilações exteriores não sejam extremas. Poroutro lado, estes organismos apresentam ummetabolismo mais elevado para conseguirem mantera sua temperatura corporal constante e, por isso,uma maior necessidade de consumir alimentos.

• Por sua vez, os seres exotérmicos passam porperíodos de inactividade e mesmo de torpor quandoa temperatura do seu corpo é demasiado baixa.

Regulação da concentração osmótica

• O controlo da osmolaridade interna do organismo éfundamental para a manutenção da homeostasia. Aosmorregulação compreende mecanismos queprocuram manter estáveis as concentrações desubstâncias dentro e fora das células. A maioria dosanimais apresentam sistemas excretores eficientes,que contribuem para a manutenção da composiçãodo meio interno, ajustando a quantidade de sais eoutras substâncias.

Osmorregulação

• Processo que permite a manutenção do equilíbrio deágua e sais no organismo de um ser vivo.

• Tendo em conta o tipo de adaptações desenvolvidas noâmbito da osmorregulação, os seres vivos podem serconsiderados:– Osmoconformantes (poiquilosmóticos): não são capazes de

controlar a sua pressão osmótica interna, que varia com apressão osmótica do meio externo.Exemplo: a maioria dos invertebrados marinhos

– Osmorreguladores (homeosmóticos): têm a capacidade decontrolar a sua pressão osmótica interna, que se mantémconstante, independentemente das variações da pressãoosmótica do meio exterior.Exemplo: maioria dos peixes e dos animais terrestres

Osmorregulação nos seres humanos

• Em muitos vertebrados, nomeadamente nos sereshumanos, o sistema excretor, para além de eliminaras excreções, tem um papel crucial no controlo daconcentração de água e de iões do meio interno.

De que forma o sistema excretor humano intervém na osmorregulação?



• As estruturas excretoras dos vertebrados assegurama eliminação dos resíduos e a regulação da pressãoosmótica. Nos vertebrados, as estruturas excretorasestão reunidas em dois órgãos, os rins, que possuemnefrónios onde a urina é formada em três etapas:filtração, reabsorção e secreção.

Constituição do sistema urinário Constituição do rim

Constituição do nefrónio

Ver figura 16 pág. 170 do manual

• Quando no organismo ocorre uma perturbação, porexemplo, uma perda acentuada de água portranspiração, por mecanismos de feedback negativodesencadeiam-se os ajustes necessários para que apressão osmótica do meio interno não se altere.

• A osmorregulação humana tipifica um eficazmecanismo de coordenação neuro-hormonal.

Como são controlados os mecanismos de osmorregulação?



Osmorregulação noutros vertebrados

• Os peixes podem encontrar-se uns em água doce eoutros em água salgada, mantendo a pressãoosmótica dos seus fluidos corporais em homeostasia.

Que mecanismos de osmorregulação estão presentes nos peixes ósseos?



Peixes ósseos de água doce

Entrada de água por osmose e absorção de

sais por transporte activo ao nível das brânquias.

Não

beb

em á

gua

Produzem grande quantidade de

urina muito diluída

Glomérulos desenvolvidos

Reabsorção de sais pelo rim

Peixes ósseos de água salgada

Bebem muita água rica em sais

Glomérulos reduzidos ou mesmo ausentes

Eliminam o excesso de sais por transporte activo

ao nível das brânquias.



Produzem pequena quantidade de urina muito concentrada

Aves marinhas



Glândulas do sal

Excreção

• Quer a termorregulação quer a osmorregulaçãoevidenciam processos através dos quais os seresvivos enfrentam oscilações no meio interno e nomeio externo. Contudo, estes mecanismos actuamapenas dentro de certos limites. Uma vezultrapassados esses limites, a vida pode tornar-seimpossível. Há, pois, numerosas condições do meioque funcionam para as espécies como factoreslimitantes, isto é, são condições cuja ausência,excesso, ou deficiência se podem tornarincompatíveis com a sobrevivência dos indivíduos,condicionando a distribuição das populações.

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