sistema de control Bilogico

1.-CONTROL CELULAR
Control Celular: Todas las células poseen metabolismo. El metabolismo es el proceso químico que se desarrolla en el interior del organismo o en alguna de sus partes. Comprende la desintegración de compuestos orgánicos (catabolismo), liberación de energía, elaboración de compuestos complejos a partir de compuestos más simples (anabolismo). Catabolismo y anabolismo actúan desintegrando y sintetizando ADN en un sistema de reacciones enzimáticas. Los metabolismos de los seres vivos son muy parecidos.
2.-Introducción
La función de las actividades de control es mantener las condiciones de vida óptima desarrollando mecanismos de defensa contra los agentes "desorganizadores". El resultado de estas actividades de control se llama estado de equilibrio u homeostasis. Todos los seres vivos comparten el mismo modelo de homeostasis basado en los siguientes componentes: enzimas, genes y vitaminas.
3. Modelos de control celular
Modelo
Cualquier condicionante con tendencia a desequilibrar un organismo vivo recibe el nombre de tensión, y los seres vivos siempre están sometidos a ellas en mayor o menor grado. Para que el estado de equilibrio pueda contrarrestar esta tensión necesita de capacidades tales como reconocimiento y reacción (estímulo - respuesta).
Operaciones de control
La información permanente entre las partes del sistema y la capacidad de selección si existen varias respuestas posibles son características básicas de las actividades de control o de la homeostasis.
Los sistemas de control son sistemas de comunicación que encontramos a todos los niveles organizativos de los seres vivos y que implican los siguientes componentes: mensajes (en la forma que sean), portadores de mensajes, transmisores y receptores, vías de transmisión, canales, selectores de canales, conmutadores y relés.
Los sistemas de control reaccionan mediante el sistema estímulo - respuesta. Un estímulo irrita o excita a un receptor que emite una señal a través de una vía sensitiva o sensorial Hacia un selector de respuestas llamado modulador. Este órgano será el encargado de emitir la señal por la vía motora hacia el órgano o músculo efector. El ejemplo " máquina" que regula el nivel de agua mediante el cierre o apertura e sus vías de entrada-salida.
Los esquemas que ilustran estas operaciones son:
1. Tensión- Flujo de información, reconocimiento del estímulo - lleno de tensión- selección de respuesta- neutralización de tensión.
2.- estímulo- receptor- vía sensorial- modulador - vía motora- efector- respuesta.
Características de los sistemas de control:
La transmisión de información y la puesta en marcha de los motores necesita de energía operacional .Es suministrada por el ATP producido por la respiración.
La segunda característica es que todo el proceso de respuesta no es súbito, sino en pequeños pasos y muchas veces repetido. Las señales entre los componentes de los sistemas de control no cesan nunca, lo que ocurre es que cambia el mensaje (cambio - no cambio).
A este flujo continuo, en que los efectores son informados bien de su actividad, o de su inactividad, se llama retroalimentación.
Retroalimentación y ciclos continuos de información explican la tercera característica de los sistemas de control, se trata del funcionamiento mediante ensayo-error para proporcionar el equilibrio correcto.
Cuarta característica: Sus límites de eficacia. La presión sobre estos sistemas pueden provocar errores. Estos fallos estructurales dan origen, en los seres vivos, a las enfermedades.
SISTEMAS DE CONTROL
La misma jerarquía establecida en los órdenes de vida se reproduce en los sistemas de control, es decir, moléculas y orgánulos son sistemas de control de las células, que a su vez lo son de los tejidos, estos lo son a su vez de los órganos y así sucesivamente. A nivel celular los orgánulos suelen tener múltiples actividades reguladoras. Este nivel es el primero en el que se originan respuestas seleccionadas. El número de respuestas seleccionadas depende del número de controles moleculares de los que disponga el orgánulo en cuestión.
Los contactos entre las células se producen a través de los sistemas de transporte, son por contacto directo y reciben el nombre de xilema y floema en las plantas, y circulación sanguínea en los animales. Las respuestas llegan a configurarse a través de cadenas de información, esta regulación es esencialmente celular.
Las plantas utilizan generalmente el modelo celular, al no contar con células u orgánulos especializados en estas funciones, en los animales se producen distintos niveles de organización dependiendo de la especialización celular en las funciones de control.
El sistema nervioso es el mejor ejemplo de estos órganos especializados en funciones de control. Sólo cuando existe una estructura compleja de control se elaboran respuestas-reflejo.
Los sistemas endocrinos ejercen esta misma regulación a través de las hormonas.
Estos sistemas especializados no excluyen que todos y cada uno de los órganos tenga su propia función reguladora. Sin embargo, el sistema regulador no implica la aparición de vida., sino que es el gen o ácido nucleico el que determina a un organismo como tal (vivo).
4. EL CONTROL DE LAS CÉLULAS
Independientemente de como afecten las tensiones a las células o de cuales sean las respuestas que se elaboren, a quien si afectan es a las reacciones metabólicas, y estas mismas son las que producen las respuestas.
Es decir, los estados de equilibrio pueden ser mantenidos si la célula es capaz de reajustar el modelo de sus reacciones químicas. Estas reacciones son controladas en su área más extensa por las enzimas. Los niveles en los que operan son:
- Alteraciones estructurales en la organización de los genes.
- Controles de la trascripción del RNA.
- Controles posteriores a la trascripción
- Controles de la traducción
- Controles posteriores a la traducción.
En todos estos niveles se hallan actividades que aumenta o disminuye la cantidad de enzimas. Pero los procesos de los eucarióticos son aún muy desconocidos. Los mejores resultados se han obtenido con procarióticos. Este tipo de células es mucho más fácil de criar que las eucariotas, y se prestan más a los experimentos. Además sus esquemas génicos son más complejos. Sus modelos de desarrollo lo son y por tanto también los cambios de especialización que sufren sus genes. Muchas de las cadenas génicas especializadas están desconectadas unas de otra (las enzimas del riñón no actúan en el hígado y viceversa). Los genes procarióticos se traducen como unidades mientras que los cromosomas de los eucarióticos se mantienen dispersos y en varias cadenas.
5. CONTROL HORMONAL
Control hormonal
Modelos de control
Los procesos metabólicos son muchos dependiendo de la actividad que vaya a realizar el organismo, en plantas y animales, está controlado por hormonas. La hormona necesita de célula blanco que generalmente se encuentra alejada y dispone de un receptor de identificación. En plantas y animales no vertebrados circulan por las células y savia, pero en los vertebrados circulan a través de la sangre.
Las hormonas no son como las enzimas, sino que son iniciadores de secuencias celulares. La fo4rma de fijación o conexión de la hormona con su receptor es todavía muy desconocida aunque hay procesos ya conocidos: fijación en receptores y segundo mensaje; Penetración; Alteración de la permeabilidad de la membrana celular.
Moléculas muy potentes en cuanto a los cambios que pueden originar.
Modelo de control en los animales.
Características generales de las hormonas
Todos los agentes que producen efectos reguladores y coordinadores a nivel químico se conocen como agente humorales. Estos pueden ser segregados por células endocrinas, transportadas y descargadas en líquidos corporales. También pueden ser fabricadas (mayoría de invertebrados) por las mismas neuronas (neurosecretoras) Por ejemplo así estaría regulada la muda del exoesqueleto (insectos) provocado por la ecdisona.
Los vertebrados cuentan con glándulas endocrinas especializadas y la mayoría de sus funciones necesitan de un empuje hormonal. Los sistemas formados son neuroendocrinos.
Los nombres de las hormonas suelen llevar a confusiones dado que lo reciben tomando como base la parte del cuerpo a la que afecta más visiblemente su carencia o exceso, aunque pueden tener o intervenir en muchas otras funciones (ejemplo: prolactina).
Por otro lado su composición química varía enormemente, aminoácidos, proteínas, compuestos simples o complejos, esteroides... algunas de ellas son sintetizadas en laboratorio pero otras son prácticamente desconocidas.
Mecanismos de la acción hormonal
Las formas de actuación son muy diversas, por lo que es dudoso que las hormonas actúen bajo un patrón igual para todas. (Ejemplo: tiroxina)
La cantidad de hormonas presentes en los líquidos corporales depende de los transportadores libres, el resto son destruidas o inactivadas.
El mecanismo de recepción de hormonas es de lo más estudiado y de lo más difícil de conocer, se conocen así dos receptores, uno sería el receptor situado en la superficie externa de la célula que se une con hormonas proteínicas y peptídicas en general. Otro, situado en la membrana plasmática corresponde generalmente a la unión con esteroides y vitaminas: fatiga, debilidad, astenia, beriberi.

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TECNOLOGÍA
Sistemas bioinspirados: los sentidos artificiales
En un futuro no muy lejano los ordenadores tendrán sentidos y serán capaces de interpretar las expresiones humanas; podrán oler, sentir, oír, ver y gustar. Estas funciones inspiradas en sus homólogas biológicas podrán incorporarse a una serie de objetos y sistemas muy diversos, como los equipos de diagnosis médica, el tráfico, los procesos industriales de control automático, la planificación o la seguridad.

Los seres vivos son máquinas complejas, dotadas de una gran variedad de instrumentos de medición, de análisis, de recepción de estímulos y de reacción y respuesta. Los cinco sentidos, esas ventanas que nos conectan con el mundo exterior y a través de las cuales percibimos importante información sobre todo cuanto nos rodea, nos permiten ejercer nuestra capacidad de selección en el proceso de la información. Así, a un ser humano no le cuesta ningún esfuerzo identificar y evaluar las cosas por medio de sus percepciones sensoriales en combinación con su memoria. La vista, el oído, el olfato... trabajando por separado o en combinación constituyen literalmente nuestra conexión con el mundo, una conexión que se erige como el gran misterio a desvelar por la ciencia actual. Crear máquinas que se parezcan a cerebros humanos, capacitadas para observar un comportamiento inteligente, es el campo de investigación de la robótica y la inteligencia artificial (AI). Dentro de ese comportamiento inteligente se encuentran tanto las actividades relacionadas con el raciocinio, es decir, planeamiento y estrategia, como con la percepción y reconocimiento de imágenes, sonidos, olores, etc. Así, las llamadas tecnologías bioinspiradas nacen de la aplicación de conceptos de inspiración biológica al diseño de sistemas analíticos. El objetivo, en suma, es comprender e imitar la forma en que los sistemas biológicos aprenden y evolucionan. Para diseñar estos sistemas, además de utilizar la computación tradicional numérico-simbólica, se usan otras metodologías tales como las redes neuronales artificiales, la lógica difusa y la computación evolutiva. Por ello, este intento de emulación del funcionamiento de los seres vivos se debe apoyar en un entorno multidisciplinar que agrupa físicos, informáticos, electrónicos, microelectrónicos y áreas de la ingeniería, como la biomédica o la neuromórfica, y aspira a conseguir auténticos sistemas electrónicos dotados de sentidos artificiales que permitan facilitar un sinfín de tareas y resolver problemas hasta ahora no resueltos La construcción de sentidos artificiales Visión artificial, reconocimiento del habla, capacidad olfativa... son algunos de los campos en los que trabaja esta nueva forma de computación, inspirada en modelos biológicos, cuyo objetivo es reproducir artificialmente muchas de las funciones neuronales y desarrollar así nuevos tipos de ordenadores aplicables fundamentalmente al campo de los implantes biónicos, aunque también y cada vez más a otros aspectos de la vida como la producción industrial. La visión artificial trata de traducir el mundo visual a un sistema informático que sea capaz de interactuar con el medio a partir de la información recibida. Los dispositivos electrónicos para la visión se llevan probando en seres humanos desde 1996. Los primeros prototipos eran capaces de crear leves sensaciones de luminosidad en las retinas de personas completamente ciegas; en la actualidad se trabaja con chips y sensores de píxeles similares a los de las cámaras fotográficas digitales. La visión artificial se enfoca fundamentalmente a facilitar la vida a las personas invidentes o tetrapléjicas y aunque la implantación de conexiones biomecánicas es un arduo y delicado trabajo, ya se han realizado numerosos experimentos en esta dirección. Uno de los más famosos fue el que consiguió que un paciente tetrapléjico hiciera moverse el ratón del ordenador sólo con "desearlo" y gracias a unas conexiones biomecánicas intercerebrales entre el área del cerebro que rige el movimiento de las extremidades y el área que gobierna la percepción. Por su lado, en el desarrollo del oído artificial, los implantes cocleares son hasta el momento el sistema más extendido y más antiguo ya que fueron los primeros implantes de sentidos biónicos realizados y desde 1979 se vienen colocando estos aparatos que permiten recuperar parte de su capacidad auditiva a personas totalmente sordas. La técnica consiste básicamente en reparar las células receptoras de vibraciones sonoras que se ubican en la base de la cóclea sustituyéndolas por electrodos microscópicos que envían información al cerebro en forma de impulsos eléctricos. Los primeros implantes utilizaban un sólo electrodo y en la actualidad estos dispositivos, llamados multicanal, llegan a integrar hasta 22 electrodos. Narices electrónicas Aunque no tan desarrollados como los sistemas inteligentes de visión y de reconocimiento de voz, los sistemas bioinspirados comprenden también los dispositivos conocidos como narices y lenguas electrónicas que se empezaron a investigar en la década de los ochenta. El olfato humano está dotado de decenas de millones de receptores y, aunque tiene una cierta limitación, nuestra capacidad para distinguir entre olores muy relacionados es muy elevada estando, además, sujeta a aprendizaje por medio del refinamiento. Estos receptores generan una especie de códigos olfativos para una gran variedad de olores que son transmitidos y almacenados en el cerebro. Por otro lado, el olor está constituido por una multitud de compuestos gaseosos con propiedades distintas, lo que añade aún más dificultades al proceso de imitación de la capacidad olfativa humana. La llamada nariz electrónica esta formada por una red de sensores químicos que detecta esos compuestos gaseosos y los identifica a través de un sistema inteligente que trata las señales y deduce las características del olor medido. En el tratamiento de los datos intervienen distintos elementos, como el análisis estadístico de los olores, correlación con los datos de la emisión y discriminación de los diferentes olores. En la actualidad, tanto los mecanismos de captación de muestras, los sensores o hardware del sistema, como el software encargado de transformar las señales captadas, programas con capacidad de aprendizaje basados en redes neuronales y lógica difusa, están lo suficientemente evolucionados para que las narices electrónicas tengan ya aplicaciones en una amplia variedad de sectores y sean comercializadas por un buen número de compañías. A pesar de ello, aún queda mucho camino por recorrer en cuanto a la capacidad de discriminación específica de los sensores, que a su vez dará lugar a nuevas capacidades de proceso de información que permitirán comparar y distinguir aromas de distintas mezclas, lo que ampliaría los campos de aplicación de estos dispositivos de olfato artificial. En otro orden, parece ser que pasar de la percepción de olores a la emisión de los mismos por parte de dispositivos es sólo cuestión de tiempo, ya que muy pronto el ordenador conectado a Internet empezará a emitir olores. Esa es al menos la propuesta de varias empresas, como DigiScents, TriSenx o AromaJet ,que trabajan en la "digitalización" de los aromas. Para conseguir su objetivo se basan en tecnologías muy similares a las de las narices electrónicas, es decir, haciendo uso de los mismos elementos: sensores, análisis de datos, etc con la salvedad de que nuestro ordenador deberá ir provisto de una paleta de esencias para identificar el olor emitido. Mil y una aplicaciones Los sensores de aromas tienen numerosas aplicaciones en el control de mezclas complejas como lo son las esencias, perfumes o alimentos; del mismo modo las narices electrónicas muestran su utilidad en campos como la detección de bacterias causantes de enfermedades, lo que permitiría diagnósticos rápidos y fiables. En ese sentido, Osmetech, una empresa británica especializada en la detección de enfermedades ha diseñado un "olfateador electrónico" capaz de oler seis de los siete tipos de bacterias que causan infecciones urinarias. Esta misma técnica se puede aplicar a la detección de bacterias en enfermos de pulmón, hígado y riñón, con lo que un simple soplido del paciente sobre un detector analizaría en cuestión de horas su estado. Sin embargo, la industria alimentaria es el sector que se perfila como uno de los que más se beneficiarán de esta tecnología donde las narices electrónicas se emplearían para la detección de volátiles desprendidos por alimentos en mal estado, contaminados o con determinados alergenos, aditivos y conservantes. También se podrán utilizar en todo tipo de catas de alimentos, como aceite, vino, jamón, para su posterior clasificación o concesiones de denominación de origen, por ejemplo. En el terreno de la contaminación ambiental y la detección de sustancias químicas, toxinas, minas antipersonas y un amplio abanico de otras posibilidades, el olfato artificial tienen un importante papel como herramienta de control y prevención de riesgos. Así, por ejemplo, en caso de escape de compuestos químicos, el detector daría la alerta antes de que se produjeran intoxicaciones. De hecho, la Nasa está probando prototipos de estos dispositivos en la Estación Espacial Internacional (ISS) que detectan hasta 10 sustancias y miden la concentración de humedad, oxígeno y compuestos contaminantes dentro del habitáculo de la estación. Las aplicaciones de esta tecnología se multiplicarán, sin duda, a medida que los dispositivos se reduzcan y se abaraten sus precios. El estado de la investigación A pesar de que estos dispositivos se venden en el mercado desde hace más de cinco años, expertos de varios países europeos y de Estados Unidos trabajan en el desarrollo y perfeccionamiento de la nariz electrónica. En Europa se cuenta con un buen número de investigaciones punteras en este terreno y desde enero de 1999 comenzó un foro europeo que trabaja de manera multidisciplinar en el intercambio de información entre todos los sectores implicados en el desarrollo del olfato artificial (AO): usuarios, investigadores desarrolladores y productores de dispositivos y de sistemas y dentro del programa NOSE (Network on artificial Olfactory Sensing), del que forma parte nuestro país con la aportación particular del Departamento de Electrónica de la Universidad de Barcelona (UB), ciudad en la que tuvo lugar el año pasado uno de los encuentros de este foro internacional, coordinado por los responsables de dicho departamento y donde se presentaron los últimos avances en narices electrónicas.
Autor: Elvira Fernández