Respondiendo al Cambio

Las células mantienen la homeostasis respondiendo al cambio

Las cinco facetas que constituyen las condiciones internas de la célula incluyen:

• El contenido de agua.

• La temperatura.

• El nivel de pH del contenido celular.

• El nivel de nutrición, principalmente la concentración de glucosa en la célula.

• Los niveles de presión en comparación con el entorno.

Los cambios en cualquiera de estos parámetros actúan como desencadenantes para las células. Estos cambios se conocen como estímulos.

Respuesta a los estímulos

Los cambios internos y externos en el entorno del organismo que interfieren en su capacidad para llevar a cabo reacciones de forma eficaz requieren una respuesta. Es vital que se dé una respuesta. Veamos más detenidamente el proceso.

El papel de los estímulos en la respuesta al cambio

Las células detectan los cambios mediante un sistema especializado de vigilancia y seguridad denominado receptores.

¿Qué son los receptores?

Cuando los receptores detectan cambios, envían señales a los centros de control para remediarlos.

¿Qué es una respuesta?

¿Qué ocurre después? Como ya se ha dicho, los receptores envían impulsos químicos o eléctricos al centro de control del organismo. El centro de control, a su vez, envía señales a los sistemas pertinentes que pueden identificar y responder positivamente al cambio. Estos órganos diana se denominan efectores, y la reacción a los estímulos se llama respuesta.

Fig. 1 - Respuesta al cambio

Veamos el control de la glucosa en el organismo como ejemplo de una célula que responde a su entorno.

Ejemplo de células que responden a su entorno

Te presento a X, una persona sana sin antecedentes de enfermedad. Sigamos un escenario:

1. X come un donut.
2. Unas horas más tarde, la glucosa se absorbe a través de los intestinos hacia el torrente sanguíneo, provocando un aumento de la concentración de glucosa en sangre. Parte de la glucosa es absorbida por las células por simple difusión, pero no lo suficiente. La cantidad que queda en el torrente sanguíneo sigue siendo superior a la normal.
3. El nivel elevado de glucosa en sangre estimula los receptores del páncreas, que a su vez provocan la producción y liberación de una hormona llamada insulina. La insulina entra en el torrente sanguíneo y estimula la absorción de moléculas de glucosa por las células, proporcionándoles así la nutrición que necesitan para llevar a cabo sus funciones.

Sin embargo, ¿qué ocurre si X no come nada más ese día y no hay glucosa en su torrente sanguíneo? Por suerte, antes, cuando X acababa de comer, parte de las moléculas de glucosa fueron almacenadas por las células hepáticas y empaquetadas en forma de glucógeno. Cuando la concentración de glucosa en sangre es peligrosamente baja, se libera una hormona llamada glucagón . El glucagón estimula la conversión del glucógeno en glucosa y su liberación al torrente sanguíneo. Esto garantiza el mantenimiento de la homeostasis de la glucosa en sangre.

Fig. 2 -Ejemplode células que responden a su entorno en el cuerpo humano

Respuesta al cambio en las plantas

Mientras que los animales tienen respuestas más drásticas a los estímulos, las plantas tienen que modificar sus patrones de crecimiento en función de los cambios del entorno. Esto se debe a su incapacidad para desplazarse. Las plantas necesitan luz solar y agua adecuadas para una supervivencia óptima. Crecen acercándose o alejándose de los estímulos mediante patrones de crecimiento denominados tropismos.

Los tropismos están regulados predominantemente por la hormona auxina, presente en las raíces y brotes de la planta. La auxina promueve la división celular, y su concentración en diversas zonas del tallo o la raíz determina la dirección del crecimiento. Los tallos de las plantas crecen hacia la luz, ya que contienen cloroplastos, que son el lugar de las reacciones de fotosíntesis. Las auxinas se distribuyen hacia la zona de la planta que recibe la luz y estimulan el crecimiento.

La planta identifica formas de responder positivamente al cambio y se inclina hacia el estímulo: es el fototropismo positivo. Las raíces demuestran fototropismo negativo creciendo lejos de las zonas bien iluminadas hacia las sombreadas (normalmente bajo tierra, ya que el suelo más profundo tiene mayor concentración de agua).

Otra hormona llamada etileno provoca la maduración de los frutos de la planta.

Fig. 3 - Fototropismo en las raíces y los brotes de las plantas

Coordinación nerviosa para responder al cambio

En los animales, la respuesta al cambio implica un mecanismo de acción más complejo, que incluye varios grupos de células. Los receptores captan el estímulo, que convierte en señales eléctricas y químicas, transmitiendo además estas señales al cerebro a través de unas células nerviosas llamadas neuronas. Las señales se transmiten entre las células mediante potenciales de acción, es decir, cambios en el potencial de las membranas celulares. Todos estos cambios se producen en el sistema nervioso, que está formado por el cerebro, la médula espinal, los nervios y las neuronas.

Contracción muscular en respuesta al cambio

Algunos estímulos requieren que el organismo se mueva para responder al estímulo. Esto implica a las extremidades y a otros grupos musculares responsables de la movilidad. Existe una contracción y relajación sincronizadas de los distintos grupos musculares esqueléticos, supervisadas por el cerebro y la médula espinal y transmitidas a través de las neuronas. El movimiento de los filamentos deslizantes y la consiguiente contracción y relajación de los músculos están controlados por señales eléctricas y químicas y pueden ser voluntarios o involuntarios.