Um sistema é toda a matéria e energia que existe dentro de uma região bem definida.Um sistema aberto é aquele que realiza trocas de matéria e energia com o exterior. Um sistema fechado não realiza trocas de matéria com o exterior. Os sistemas isolados não trocam nem matéria nem energia com o exterior.
Todos os sistemas biológicos, desde a célula ao ecossistema, constituem sistemas abertos.
À capacidade de estabelecer um equílibrio dinâmico nos sistemas biológicos, chama-se Homeostasia.
Feedback Positivo: trata-se da ampliação de um pequeno estímulo que conduz, ainda, a uma maior estimulação e assim sucessivamente.
Sistema nervoso e regulação nervosa
O neurónio é a unidade do sistema nervoso. É uma célula estimulável, capaz de detectar pequenas alterações no meio. Em resposta a estas variações, verifica-se uma alteração eléctrica que percorre a sua membrana - impulso nervoso.
As dendrites são prolongamentos finos, geralmente ramificados, que recebem e conduzem os estímulos provenientes do ambiente ou de outras células nervosas até ao corpo celular.
O axónio é, geralmente, uma fibra fina e longa, com um diametro relativamente uniforme e cuja função é transmitir os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. Nos vertebrados, e em alguns invertebrados, o axónio é coberto por uma bainha isolante mielina.
O conjunto do axónio e da bainha de mielina que o envolve designa-se fibra nervosa.
O fluido extracelular que rodeia os neurónios, apresenta elevads concentrações de sódio, mas baixa concentração de potássio. Por outro lado no meio intracelulas existe uma elevada concentração de potássio, mas baixa concentração de sódio. Ao equilibrio destas concetrações chama-se potencial de repouso, aqui a célula encontra-se num meio "isotónico".
Quando o neurónio está em repouso, os canais que permitem a passagem de postássio e sódio, econtram-se fechados, abrindo-se apenas quando a célula recebe um estímulo.
A diferença de potêncial, causada pela entrada de iões positivos para a célula, chama-se despolarização.
A rápida altração de potencials eléctrico, que ocorre durante a despolarização, designa-se potencial de acção.
Quando o potencial de acção atinge o seu pico, esta despolarização faz com que ocorra permeabilidade da membrana ao potássio enquanto que a permeabilidade de sódio volta ao normal. Verifica-se então uma queda do potencial da membrana, até se atingir o seu valor de repouso - repolarização.
A estimulação de um neurónio obedece à lei do "tudo ou nada". Isto significa que o estímulo tem de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de acção. O estímulo mínimo necessário para desencadear um potencial de acção designa-se estímulo limiar. Uma vez ultrapassado esse estímulo limiar, e estimulado o neurónio, o potencial de acção é igual, independentemente da intensidade do estímulo.
A propagação do impulso nervoso faz-se num único sentido - das dendrites para o axónio.
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. Estas diferenças estã relacionadas com a estrutura do axónio. Axónios de pequeno diâmetro conduzem o impulso lentamente, pois apresentam uma maior resistência interna ao fluxo. Por sua vez, acónios de grande diâmetros podem conduzir o impulso mais rapidamente.
Os vertebrados não possuem neurónios de diâmetro tão elevado como os dos invertebrados, no entanto a velocidade de propagação do impulso é superior. Isto deve-se à existência da bainha de mielina. Esta bainha isola os axónios, deixando interrupções - nódulos de Ranvier. Assim, a presença destes nódulos impede que a despolarização ocorra na totalidade permitindo que o impulso nervoso salte de nódulo em nódulo, aumentado a velocidade de propagação do impulso.
*O potencial de acção apenas despolariza a membrana do axónio, na região dos nódulos de Ranvier.
Transmissão do impulso nervoso entre os neurónios - sinapses.
As terminações dos axónios estabelecem ligações com as dendrites ou com o corpo celular dos neurónios seguintes, permitindo que o impulso nervoso seja conduzido a longas distâncias. Apassagem do impulso nervoso de um neurónio para outro faz-se através de sinapses. A sinapse é uma região de contacto muito próxima entre a extremidade de um neurónio e a superfície de outras células.
As sinapses distinguem-se por dois tipos:
- Sinapse química - nestas sinapses existe um pequeno espaço, fenda sináptica que, quando o impulso nervoso atinge as extremidades do axónio, libertam-se para esta fenda substâncias químicas - neurotransmissores.
Os neutotransmissores encontram-se armazenados em vesículas. O impulso nervoso induz a fusão dessas vesículas com a membrana do axónio. Este fenómeno de exocitose permite que os neurotransmissores sejam lançados na fenda sináptica. Ao ligarem-se a receptores da membrana do neurónio pós-sináptico, os neurónios conduzem à abertura de canais iónicos associados a esses receptores, permitindo a entrada de sódio na célula. Esta entrada provoca despolarização da membrana, originando um impulso nervoso nessa célula.
- Sinapse eléctrica - permitem que o impulso nervoso se propague muito rapidamente de um neurónio para outro.
Sistema endócrino - regulação hormonal
Nos animais, além do sistema nervoso, existe outro sistema de comunicação que permite efectuar respostas desencadeadas por determinados estímulos. Este sistema, designado sistema endócrino é constituido por glândulas secretoras de mensageiros químicos - hormonas - que são lançados na corrente sanguínea, atingindo as células alvo que, assim, efectuam uma determinada resposta.
Sistema Nervoso - Sistema Endócrino
O sistema endócrino não é independente do sistema nervoso. Os dois sistemas interagem no sentido de regularem mecanismos homeostáticos. Grande parte da actividade endócrina é controlada pelo hipotálamo. Esta zona estabelece ligação entre o sistema nervoso e o sistema hormonal.
O hipotálamo recebe diversos estímulos através da corrente sanguínea. Os neurónios hipoyalámicos produzem neuro-hormonas que atingem a hipófise.
Hipófise: glândula que se encontra próxima do hipotálamo e que é formada por duas regiões: lobulo anterior - de natureza endócrina - e o lóbulo posterior - de natureza nervosa. Algumas hormonas produzidas pelo hipotálamo são encaminhadas até ao lóbulo posterior da hipófise, sendo aí lançadas para a corrente sanguínea, atingindo as células - alvo.
Termorregulação
A temperatura é um dos factores ambientais que sofre frequentes variações. Sabendo que para cada acção há uma reacção, podemos classificar os animais de acordo com as reacções às diferenças de temperatura: endotérmicos ou ectotérmicos.
Os animais que têm a capacidade de regular a sua temperatura corporal de modo a que esta seja constante designam-se por homeotérmicos. Estes animais são também endotérmicos devido à particularidade de que através da produção de calor interno (ex:aumento de taxa metabólica) ou perda de calor (ex: tranpsiração) controlam a sua temperatura.
Por outro lado, aqueles cuja temperatura interna depende da temperatura do meio, desigam-se poiquilotérmicos. Estes são também Exotérmicos, uma vez que dependem de fontes exteriores de calor; como a radiação solar, para manter a temperatura interna do corpo dentro de limites toleráveis para a sobrevivência das células.
Estes mecanismos de termorregulação são controlados pelo hipotálamo (orgão do sistema nervoso) e também com interferência do sistema hormonal. O hipotálamos actua de diferentes formas nos animais:
- Nos seres poiquilotérmicos, as informações transmitidas ao hipotálamo pelos receptores térmicos conduzem à procura por parte do animal de um local quente ou fresco, de acordo com as suas necessidades.
- Nos seres homeotérmicos, o hipotálamo funciona à semelhança de um termóstato, quando a temperatura sobe/desce acima de determinados valores (factor limitante), desecadeia no organismo mecanismos que contrariem a diminuição/aumento da temperatura interna - retroacção negativa.
Osmorregulação
A actividade metabólica exige um constante fornecimento de substâncias, como o oxigénio, nutrientes e sais, que as células retiram do meio envolvente e, por isso, têm de ser repostos. O conjunto de mecanismos que permitem a manutenção do equílibrio da concentração interna nos organismos designa-se por osmorregulação. Os animais osmorreguladores mantêm a pressão osmótica do fluido intersticial ondependentemente das variações da pressão osmótica externa. Os seres osmoconformantes não controlam a sua pressão interna, sendo o seu interior isotónico em relação ao meio externo.
Osmorregulação nos peixes
O ambiente marinho é hipertónico em relação aos fluidos internos, uma vez que apresenta uma salinidade superior à concentração de sais do meio interno dos animais. Nestas circunstâncias, os organismos tendem a perder água por osmose e a ganhar sais por difusão. Os seus mecanismos homeostáticos garantem-lhes, contudo, a retenção de água e a libertação de sais.
A adaptação dos animais ao meio inclui:
* ingestão de grandes quantidades de água salgada;
*produção de pequenas quantidades de urina devido à existência de rins reduzidos, com glomérulos pouco desenvolvidos ou aglomerulares, o que diminui as perdas de água por filtração;
*excreção de sais pelos rins, com produção de urina muito concentrada;
*excreção de sais por transporte activo pelas brânquias.
Os ambientes de água doce apresentam uma salinidade inferior à concentração de sais do meio interno dos animais. Nesses meios hipotónicos, os animais tendem a asborver água por osmose através das brânquias e a perder sais por difusão. Esta tendência é contrariada pela eliminação de excesso de água e pela absorção activa de sais do meio. Estes processos são favorecidos por diversas adaptações por parte dos seres vivos:
*não ingestão de água;
*produção de grandes quantidades de urina em rins com glomérulos bem desenvolvidos;
*produção de urina muito diluída como resultado da grande excreção de água e reabsorção de sais pelos rins;
*captação activa de sais pelas brânquias.
Osmorregulação nos animais terestres
Os animais terrestres tendem a perder água por evaporação nas superfícies respiratórias e através da pele, por fenómenos de excreção urinária e eliminação de fezes. Nos vertebrados, os órgãos de excreção são os rins. Cada rim é formado por milhares de unidades filtradoras, que apresentam diferentes graus de complexidade consoante os diferentes grupos de vertebrados. Os rins, além de eliminarem substâncias tóxicas do organismo, são os principais orgãos responsáveis pela regulaçao do volume e composição do meio liquido interno nos animais terrestres.
O processo de excreção envolve três etapas: filtração, reabsorção e secreção.
A filtração ocorre a nível sanguíneo quano os capilares do glomérulo deixam passar para a cáosula de Bowman diversas substâncias (água, sais, aminoácidos, vitaminas, ureia, etc.). Estas substâncias são o filtrado glomerular que, em termos de composição, é idêntico ao plasma sanguíneo.
O Filtrado segue ao longo do tubo proximal, da ansa de Henle e do tubo distal. Cerca de 60% do filtrado é absorvido ao longo destes tubos.
A reabsorção faz-se, maioritariamente, por transporte activo do filtrado para os capilares envoltentes.
A secreção ocorre ao mesmo tempo que a reabsorção, mas em sentido oposto.
Para repor as perdas, os animais ingerem grandes quantidades de água e, conservam-na graças ao sistema excretor eficiente que possuem. A eficácia do s.excretor deve-se à:
*redução da área dos glomérulos, que resulta nas taxas de filtração de água;
*grande capacidade de reabsorção da água filtrada nso sistemas excretores, o que conduz à produção de uma urina hipertónica;
*produção de substâncias azotadas com baixa solubilidade (ureia) ou mesmo osmoticamente inactivas (ácido úrico), o que conduz a uma diminuição dos potenciais osmóticos e à consequente redução do gasto de água na sua excreção;
*ingestão de grandes quantidades de água;
*excreção activa de sal em estruturas especializadas (glândula do sal nas aves aquáticas).
A quantidade de água reabsorvida e a quantidade final da urina dependem da permeabilidade das paredes do tubo contornado distal e, sobretudo do tubo colector. Esta permeabilidade é controlada pela hormona antidiurética (ADH), que é produzida pelo hipotálamo e libertada pela hipófise.
