Como ocorre a produção de calor?

A termorregulação pode ser entendida como um conjunto de mecanismos que permitem regular a temperatura corporal interna de um organismo, de forma a mantê-la dentro de valores compatíveis com a vida quando a temperatura do meio externo varia.
Em termos ecológicos e de acordo com a forma como reagem às alterações de temperatura no meio ambiente, os seres vivos podem ser divididos em endotérmicos, ectotérmicos e heterotérmicos..
Os endotérmicos são os animais que mantêm uma temperatura corporal interna constante, recorrendo à energia metabólica para suportar os custos desse processo, como, por exemplo, as aves e os mamíferos. Estes organismos apresentam uma faixa de termoneutralidade, em que a temperatura corporal é regulada por alterações nas trocas de calor ao nível da pele.
Os ectotérmicos apresentam uma temperatura corporal variável de acordo com as flutuações do meio ambiente, o que gera várias restrições em termos ecológicos mas, em contrapartida, acarreta menores necessidades energéticas.
Existem ainda indivíduos heterotérmicos, isto é, que apresentam uma temperatura corporal variável, podendo atuar como endotérmicos facultativos, de acordo com as condições ambientais.
A regulação da temperatura corporal nos organismos endotérmicos é um processo de importância vital, já que é um fator determinante na sua homeostasia interna, nomeadamente na manutenção da taxa de metabolismo celular e na manutenção da integridade do organismo.
A temperatura condiciona diversos processos biológicos, como a atividade enzimática, a permeabilidade das membranas celulares, a taxa das trocas respiratórias, a produção de energia a nível celular, a produção de espermatozoides e o comportamento (grau de atividade) dos indivíduos, entre muitos outros processos.
No Homem, a temperatura corporal oscila em torno dos 37 °C, com uma amplitude de mais ou menos um grau, dependendo das condicionantes ambientais e fisiológicas (idade, sexo, fase do ciclo menstrual, etc.). A produção de calor resulta do conjunto das reações químicas exotérmicas (catabolismo) que, continuamente, ocorrem no organismo, permitindo uma libertação constante de energia sob a forma de calor.
O hipotálamo, um centro nervoso situado no interior da caixa craniana, na zona inferior e central do encéfalo, atua como centro de regulação térmica, detetando as variações de temperatura externas, através da informação que chega dos recetores térmicos cutâneos, os termorrecetores, e internas, através da monitorização da temperatura do sangue que irriga o próprio hipotálamo. O hipotálamo coordena as respostas orgânicas que permitem a manutenção da temperatura corporal em intervalos estreitos, sendo o hipotálamo anterior responsável pelas respostas reflexas em situações de calor (aumento da taxa de transpiração e promoção da vasodilatação periférica, por exemplo) e o posterior pelas respostas em situações de frio, procurando manter a temperatura corporal através do aumento da produção de calor e da redução das perdas (por exemplo, através da vasoconstrição e da ereção dos pelos da pele).
Na regulação da temperatura corporal intervêm também hormonas, como a adrenalina, a noradrenalina e a tiroxina.
A sudorese é um eficiente mecanismo de arrefecimento do organismo em situações de hipertermia, desencadeadas, por exemplo, por atividade física intensa ou por temperaturas ambiente elevadas. O organismo liberta, através das glândulas sudoríparas, água aquecida, que evapora na superfície externa da pele, libertando energia térmica para o meio ambiente e arrefecendo o organismo. Em situações de atividade muito intensa, a perda de água por transpiração pode ultrapassar os 1,5l por hora, sendo que a evaporação de 1g de água corresponde à perda de cerca de 0,6 kcal.
A febre constitui uma alteração temporária do ponto de ajuste do termóstato hipotalâmico, provocando um aumento da temperatura corporal. Esta alteração resulta de substâncias produzidas por algumas classes de leucócitos durante o processo de defesa imunitária contra agentes infeciosos externos. A manutenção de temperaturas superiores a 43 °C pode desencadear danos, nomeadamente lesões cerebrais, irreversíveis.

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Exercícios e questões de vestibulares
Como o calor é produzido?
Como funciona o processo de calor?
Como o metabolismo produz calor?
Como explicar a propagação de calor?

Mestre em Ecologia e Recursos Naturais (UFSCAR, 2019)
Bacharel em Ciências Biológicas (UNIFESP, 2015)

A temperatura corporal diz respeito a produção de calor e os mecanismos de regulação e manutenção da temperatura interna do organismo (termorregulação), que são essenciais para manter a homeostase (estabilidade fisiológica) sistêmica. Animais endotérmicos, como as aves e os mamíferos, são capazes de gerar calor metabólico e conseguem controlar sua temperatura em torno de valores constantes (homeotermia), possibilitando que estes explorem os mais variados ambientes. Répteis, anfíbios, invertebrados e peixes são exemplos de organismos ectotérmicos, incapazes de regular sua própria temperatura sem que haja fontes externas que os aqueçam.

Em humanos, a temperatura considerada normal para adultos saudáveis compreende valores próximos aos 37 ºC. Valores abaixo de 35 ºC (hipotermia) ou acima de 38 ºC (hipertermia) podem trazer problemas de saúde e devem ser acompanhados e evitados. O monitoramento da temperatura do corpo pode ser feito através de termômetros, sejam estes preenchidos com mercúrio ou eletrônicos. Este controle é de extrema importância, uma vez que algumas doenças apresentam como sintoma a alteração da temperatura corporal, como é o caso de infecções que causam febre. Nestes casos, substâncias chamadas pirogênicas elevam o patamar considerado normal de temperatura a fim de combater o agente infeccioso.

O controle da temperatura corporal humana é realizado pelo hipotálamo, conhecido como termostato biológico, uma porção pequena do encéfalo que também está relacionado com o emocional, respostas sexuais, apetite e regulação hídrica. Sinais enviados pelos termorreceptores localizados por toda a pele e a temperatura do sangue que passa pelo hipotálamo descrevem a condição de aquecimento corpóreo. Uma vez que sejam captados sinais de resfriamento, o centro de produção de calor do hipotálamo é ativado, enviando estímulos elétricos através dos nervos simpáticos que causam a vasoconstrição dos capilares da pele, reduzindo o fluxo de sangue superficial e mantendo o calor do corpo nos órgãos localizados mais profundamente. Esse estímulo também contrai os músculos eretores dos pelos para criar uma camada de ar que gera isolamento térmico, sendo esta ação mais eficiente em mamíferos que possuem o corpo coberto de pelagem. Também ocorrem estímulos nervosos para a contração da musculatura, os chamados tremores, que auxiliam a gerar calor no corpo. A exposição prolongada ao frio pode levar a uma regulação hormonal controlada pelo hipotálamo, que induz a hipófise a secretar o hormônio tireoestimulante (TSH) fazendo com que a taxa metabólica aumente e mais calor seja produzido pelo corpo.

Mecanismos de controle de temperatura do corpo. Ilustração: Blamb / Shutterstock.com

No cenário oposto, quando o sangue que passa pelo hipotálamo está mais quente que o normal, ativa-se o centro de perda de calor. Esta região inibe o centro de produção de calor, levando a vasodilatação dos capilares superficiais da pele aumentando o fluxo sanguíneo, o que por muitas vezes pode ser o suficiente para regular a temperatura. Caso o corpo continue quente, um sinal através dos nervos simpáticos estimula as glândulas sudoríparas do corpo, causando sudorese. O suor tem a função de carrear água para fora do corpo e como este líquido é um bom condutor de calor, a sua evaporação causa o resfriamento do organismo. Em outros mamíferos, como cães, existe ainda o estimulo de respiração arfante, que amplia a superfície de perda de calor pela língua e cavidade bucal.

Referências:

Benzinger, T. H. (1969). Heat regulation: homeostasis of central temperature in man. Physiological reviews, 49(4), 671-759.

Hammel, H. T., & Pierce, J. B. (1968). Regulation of internal body temperature. Annual review of physiology, 30(1), 641-710.

Kiyatkin, E. A. (2010). Brain temperature homeostasis: physiological fluctuations and pathological shifts. Frontiers in bioscience: a journal and virtual library, 15, 73.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisiologia/temperatura-corporal/

Exercícios e questões de vestibulares

Questão 01: (PUC-RIO 2009)

Animais de “sangue frio” não necessitam ser alimentados na mesma freqüência que animais de “sangue quente”, pelas suas próprias diferenças metabólicas. Além disso, animais homeotérmicos apresentam algumas adaptações na sua fisiologia que facilitam a manutenção de sua temperatura corporal.
São elas:

A)	alto metabolismo e circulação fechada dupla.
B)	alto metabolismo e circulação fechada simples.
C)	baixo metabolismo e circulação aberta.
D)	baixo metabolismo e circulação fechada
E)	alto metabolismo e circulação aberta.

Como o calor é produzido?

Pode-se obter energia térmica por pelo menos três formas:.

Combustão ou queima de materiais: transformação de energia química em energia térmica. ... .

Atrito: transformação de energia mecânica em energia térmica. ... .

Resistência elétrica: transformação de energia elétrica em energia térmica..

Como funciona o processo de calor?

Transmissão de Calor Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação.

Como o metabolismo produz calor?

O calor, portanto, é resultado do metabolismo - um subproduto da respiração celular, que é a transformação da energia contida nos alimentos em energia que pode ser utilizada pelo corpo na forma da ATP (a molécula energética das células).

Como explicar a propagação de calor?

A propagação de calor pode ocorrer de três modos: por condução, convecção e irradiação. Enquanto a propagação por irradiação se dá mesmo na ausência de matéria (vácuo), a propagação por condução exige o contato entre os objetos que trocarão calor e a propagação por convecção envolve a movimentação da matéria.