20 Ene
EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS
En los organismos unicelulares todas las células se encuentran en contacto con el exterior, de manera que el intercambio de sustancias se realiza directamente con el medio. En los organismos pluricelulares esto no es posible, de manera que para llevar a cabo ese intercambio, aparecíó el medio interno. En los organismos pluricelulares complejos, el aporte de los nutrientes y del oxígeno y la retirada de productos de desecho se llevan a cabo mediante el aparato circulatorio.
MEDIO INTERNO
En los vertebrados y en algunos invertebrados el medio interno está formado por tres tipos de líquidos: a) Plasma intersticial: Es el líquido que baña todas las células. Se forma por ultrafiltrado del plasma sanguíneo a través de los capilares. Tiene una composición semejante al del plasma sanguíneo pero con menos proteínas. B) Sangre: Líquido que discurre por el interior de los vasos sanguíneos y cuya función es la de transportar nutrientes y gases respiratorios por todas las células del organismo. C) Linfa: Líquido que se transporta por los vasos linfáticos. Procede del ultrafiltrado del plasma sanguíneo y transporta proteínas, lípidos y linfocitos encargados de la defensa del organismo contra las infecciones.
FUNCIONES DE LOS APARATOS CIRCULATORIOS
-Transportar oxígeno desde las superficies respiratorias hasta las células y dióxido de carbono desde las células hasta las superficies respiratorias.-Transportar nutrientes desde el aparato digestivo a todas las células.-Transportar los productos de excreción de las células.-Distribuir hormonas desde las glándulas hasta los lugares en los que actúan.-Distribuir todos los elementos del sistema inmunitario hasta los antígenos y los microorganismos patógenos.-Colaborar en el mantenimiento del equilibrio iónico y del grado de acidez del organismo.-Mantener el volumen de los líquidos circulantes gracias al proceso de coagulación.-Regular la temperatura corporal en los organismos homeotermos.
COMPONENTES DEL APARATO CIRCULATORIO
El aparato circulatorio de la mayoría de animales está formado por:-Líquidos circulantes: Es el medio líquido en el que se transportan las diferentes sustancias, bien en disolución, bien unidos a determinadas proteínas denominadas pigmentos respiratorios. Los pigmentos respiratorios son los siguientes: a)Hemoglobina: La hemoglobina la presentan los vertebrados y los anélidos.Es un pigmento de color rojo constituido por 4 moléculas complejas unidas a un catión de hierro, llamado grupo hemo. Estas moléculas se unen cada una a una proteína llamada globina. Cada átomo de hierro se une a una molécula de oxígeno, formando oxihemoglobina, que confiere a la sangre el color rojo brillante. B)Hemocianina: Proteína formada por numerosas subunidades, cada una con dos grupos de cobre. Tiene color azul al unirse al oxígeno.
c) Hemeritrina: Está formada por una proteína que se une directamente a un átomo de hierro. Es un pigmento de color rosado-violáceo cuando está unido al oxígeno, e incolora cuando no está unida. D)Clorocruorina: Proteína semejante a la hemoglobina con hierro unido a un grupo hemo y a una proteína distinta de la globina. -Vasos sanguíneos: Son tubos de diferente calibre por donde circulan los líquidos de transporte. En función de su grosor y sus carácterísticas encontramos venas, arterias y capilares. -Corazón: Es una porción de un vaso que se ha desarrollado para actuar como bomba impulsora del líquido de transporte. Pueden ser tubulares, tabicados, y accesorios.
Circulación doble
El circuito es doble y la sangre pasa dos veces por el corazón:-Circuito menor o pulmonar: La sangre sale del corazón y se dirige a los pulmones, donde se oxigena y vuelve de nuevo al corazón.-Circuito mayor o sistémico: La sangre sale del corazón y se distribuye a los órganos. Regresa de nuevo al corazón para iniciar nuevamente la circulación menor.
Circulación completa:
Nunca se mezclan la sangre oxigenada con la no oxigenada, pues el corazón presenta dos aurículas y dos ventrículos. Es la circulación de mamíferos y aves. En mamíferos, la parte izquierda del corazón transporta sangre oxigenada, mientras que la parte derecha transporta sangre con poco oxígeno. Las aves, por el contrario, transportan sangre oxigenada por la parte derecha de su corazón y sangre no oxigenada por la parte izquierda.
APARATO CIRCULATORIO
El aparato circulatorio humano, como el de los mamíferos, consta de una bomba impulsora: el corazón, un sistema de vasos sanguíneos y un líquido circulante: la sangre. Además presenta un sistema de vasos linfáticos, paralelo al aparato circulatorio. A.
LA SANGRE
Es un líquido de color rojo, viscoso y sabor salado, con un pH ligeramente básico. En una persona adulta hay aproximadamente 5 litros. La sangre está constituida por dos fracciones:a)Plasma sanguíneo: Es un líquido de color amarillento constituido por un 90% de agua y un 10% de sustancias disueltas estas sustancias pueden ser:
-Sustancias inorgánicas
-Gases (oxígeno, dióxido de carbono),-Sales minerales: Se encuentran en una proporción de 9,5 g/l. La más abundante es el NaCl. También aparecen cloruro de potasio, cloruro de calcio y bicarbonato de sodio. -Sus funciones son: -a. Regular la presión osmótica en la sangre. -b. Regular procesos específicos como la transmisión del impulso nervioso o la contracción muscular.-c. Regular el depósito de calcio en los huesos.
Sustancias orgánicas
-Glucosa: El nivel de glucosa en sangre debe encontrarse entre 90 y 120 mg/100ml. Su concentración está regulada por la acción de la insulina y el glucagón, ambas hormonas sintetizadas en el páncreas. Proteínas plasmáticas: Son proteínas que siempre se encuentran en la sangre en una cantidad aproximada de unos 80 g/l. El plasma sin proteínas se denomina suero sanguíneo. Las proteínas plasmáticas son las siguientes:- a. Albúmina: Tiene función de reserva de aminoácidos.-b. Fibrinógeno: Interviene en los procesos de coagulación sanguínea.-c. Globulinas: Se encargan de la respuesta inmunológica.-d. Proteínas transportadoras de lípidos: transportan los lípidos en sangre. Algunas, como las lipoproteínas de baja densidad, son las que transportan el colesterol, por lo que un aumento de estas proteínas es sintomático de un funcionamiento deficiente del metabolismo del colesterol.-Hormonas, sustancias de desechos del metabolismo,etc.
-Células y elementos formes:
Eritrocitos, glóbulos rojos o hematíes:
Son células carentes de núcleo que tienen forma de disco bicóncavo y cuyo citoplasma se encuentra totalmente ocupado por hemoglobina. Son elásticos y deformables, por lo que pueden atravesar los capilares sanguíneos. Constituyen el 45% del volumen de la sangre. Este valor se conoce como hematocrito.Se forman en la médula ósea roja y se destruyen en el bazo y en el hígado. La hemoglobina que contiene se degrada a bilirrubina, uno de los pigmentos biliares. El hierro es recuperado y pasa a la sangre para volver a la médula ósea roja y formar nueva hemoglobina.
-Leucocitos o glóbulos blancos:
Son células nucleadas que intervienen en la defensa del organismo frente a las infecciones. Son de forma esférica, pero pueden salir del torrente circulatorio por emisión de pseudópodos y llegar a los tejidos, y entonces tienen formas cambiantes. Miden entre 6 y 20 micras de diámetro. Dependiendo de la presencia de gránulos en su citoplasma encontramos dos grandes grupos:
a)Granulocitos: Presentan gránulos en su citoplasma que tiñen con diversos colorantes, lo que nos permite clasificarlos y su núcleo es lobulado, lo que da la impresión de que son polinucleares: -Neutrófilos: Tiñen con colorantes neutros. Constituyen el 63% de los leucocitos. Pueden salir de los vasos sanguíneos y tienen una gran actividad fagocitaría. Sus restos dan lugar al pus.-Basófilos: Suponen el 1% de los leucocitos. Tiñen con colorantes básicos. Sintetizan heparina, un anticoagulante e histamina, un vasodilatador local, con lo que favorecen el aporte de sangre en las zonas infectadas y, con ella, el aporte de glóbulos blancos y anticuerpos.-Eosinófilos: Tiñen con eosina, un colorante ácido. Suponen un 2% de los leucocitos circulantes y tienen actividad fagocitaría de los complejos antígeno anticuerpo.
b)Agranulocitos: Carecen de gránulos en su citoplasma y la forma de su núcleo es mucho más regular. Encontramos dos tipos: -Linfocitos: Constituyen el 29% de los leucocitos y son los que sintetizan anticuerpos, es decir, proteínas capaces de detectar la presencia de antígenos, unirse a ellos y neutralizarlos. Se forman en los órganos linfáticos.- Monocitos: Son los de mayor tamaño y suponen el 5% de los leucocitos circulantes. Tienen una gran actividad fagocítica y cuando salen del torrente circulatorio para pasar a los tejidos, se convierten en macrófagos, células de gran tamaño que son capaces de fagocitar bacterias y complejos antígeno-anticuerpo.
– Plaquetas:
Son pequeños fragmentos celulares carentes de núcleo que se forman en la médula ósea a partir de unas células más grandes llamadas megacariocitos. Intervienen en el proceso de coagulación de la sangre. En el resto de los vertebrados estos fragmentos celulares se denominan trombocitos. La función de las plaquetas es intervenir en el proceso de coagulación de la sangre. Cuando se produce la rotura de un vaso sanguíneo, se libera una proteína, el factor plaquetario III, que desencadena la formación de fibrina a partir del fibrinógeno, otra proteína presente en el plasma sanguíneo. La fibrina se organiza formando una red sobre la que se sitúan las plaquetas, las cuales acuden al lugar de la lesión en respuesta a la liberación de tromboplastina por parte de las células endoteliales del vaso sanguíneo.
B. EL CORAZÓN
El corazón es un órgano de forma cónica situado entre los pulmones. Se encuentra rodeado por una capa de tejido conjuntivo, el pericardio, en cuyo interior aparece un líquido que reduce la fricción con el exterior. Las paredes del corazón están constituidas por tejido muscular estriado cardíaco que constituye el miocardio. El corazón está dividido en 4 cavidades, dos cavidades superiores, de menor tamaño y de paredes más delgadas, llamadas aurículas y dos inferiores, más grandes, denominadas ventrículos, de paredes más gruesas. El ventrículo izquierdo tiene sus paredes más gruesas que el derecho. Entre las mitades izquierda y derecha del corazón existe un tabique de separación. La aurícula izquierda se comunica con el ventrículo izquierdo a través de la válvula mitral, mientras que la aurícula derecha se comunica con el ventrículo derecho a través de la válvula tricúspide. Las válvulas están constituidas por unas membranas de tejido fibroso que se insertan en las paredes del corazón. El interior de las cavidades está tapizado por tejido endotelial llamado endocardio.
La circulación de la sangre en el corazón: Ciclo cardíaco
A la aurícula derecha llegan dos venas cavas: superior e inferior, que traen sangre no oxigenada desde los tejidos. A la aurícula izquierda llega sangre procedente de los pulmones a través de las cuatro venas pulmonares. Mientras la sangre entra en las aurículas, también lo hace a los ventrículos, que se encuentran relajados (diástole ventricular), ya que las válvulas mitral y tricúspide permanecen abiertas. Una vez que las aurículas están llenas, se contraen y la sangre pasa a los ventrículos. A la contracción de las aurículas se le llama sístole auricular.Del ventrículo derecho sale sangre no oxigenada a través de las arterias pulmonares, que van a los pulmones. Del ventrículo izquierdo sale sangre, a través de la arteria aorta, a los tejidos. Cuando los ventrículos se contraen, las válvulas mitral y tricúspide se cierran para evitar que la sangre regrese a las aurículas.
A la contracción de los ventrículos se le llama sístole ventricular. Entre las aurículas y el corazón aparecen también unas válvulas, las válvulas sigmoideas, que se cierran cuando se vacía el ventrículo, para evitar el reflujo de la sangre desde las arterias. Cuando los ventrículos se contraen, las aurículas se encuentran relajadas, es decir, en diástole auricular. Transcurren unos 0,8 segundos durante la realización de todo este proceso. En situación de reposo la frecuencia del latido es de unas 70 veces por minuto, pudiendo subir al doble en condiciones de ejercicio intenso. Al volumen total de sangre que bombea el corazón en cada minuto se le denomina gasto cardíaco, y se calcula multiplicando la frecuencia cardiaca por el volumen sistólico (litros de sangre bombeados en cada latido). Aproximadamente el corazón expulsa por los dos ventrículos entre 125 y 140 cm3 de sangre durante una sístole ventricular.
C. LOS VASOS SANGUÍNEOS
-Las arterias:
Son los vasos por los que circula la sangre que sale del corazón. Sus paredes son gruesas y están reforzadas por una capa de tejido conjuntivo con abundantes fibras elásticas, lo que les permite resistir las altas presiones de salida de la sangre del corazón. A medida que las arterias se van ramificando, su calibre disminuye y sus paredes se estrechan, convirtiéndose en arteriolas, que siguen ramificándose hasta formar los capilares.
-Los capilares son vasos de tamaño microscópico, con un calibre de unas pocas micras que forman una extensa red en contacto con todas las células del cuerpo. Sus paredes están formadas por un endotelio, de una sola capa de células, a través del cual se produce el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos.
-Las venas son los vasos por los que la sangre regresa al corazón. Se forman por la uníón de capilares que, poco a poco van aumentando de diámetro, forman vénulas que confluyen formando venas. -Las paredes de las venas son menos elásticas que las de las arterias, pues su capa muscular es más delgada y menor número de fibras elásticas. Las venas de mayor calibre tienen en su interior unos repliegues membranosos, las válvulas semilunares, con forma de nido de golondrina, que impiden el retroceso de la sangre. -En el retorno de la sangre de las venas al corazón intervienen los siguientes factores:-Residuo de la fuerza propulsora del corazón. -Contracciones de los músculos esqueléticos, sobre todo los de las extremidades, que comprimen las venas y la sangre está obligada a circular en el sentido que le imponen las válvulas semilunares.-La succión que se origina en las aurículas cuando se produce el vaciado.-Cuando en las paredes de las venas se produce una distensión excesiva, la sangre se estanca y se forman las varices.
LA FUNCIÓN DE EXCRECIÓN
El proceso de nutrición se completa con la excreción, es decir, la eliminación de los productos de desecho procedentes del metabolismo celular. En la mayoría de los animales, las sustancias no gaseosas son eliminados por órganos del aparato excretor.Los principales órganos de excreción en los animales son: a. Aparato respiratorio: Elimina los gases. B. Aparato urinario: Elimina sustancias líquidas como agua, urea, ácido úrico y sales disueltas en el agua. C. Piel: elimina también sustancias líquidas, como el sudor. D. Otros órganos: glándulas de la sal, glándulas lacrimales, etc.
Funciones de la excreción. –
Expulsión al exterior de los productos de desecho del metabolismo y de las sustancias perjudiciales.-Control de la concentración de sales en el organismo así como de otras sustancias necesarias para su funcionamiento, como la glucosa o proteínas.-Mantenimiento del equilibrio hídrico. -La excreción es el principal proceso para mantener la homeostasis, es decir, el mantenimiento de las constantes fisiológicas dentro de un intervalo de variación constante. Las constantes fisiológicas son la salinidad, la acidez, concentración de glucosa, etc.
Productos de excreción en animales
Las principales sustancias que eliminan los animales son CO2, agua, sales minerales y derivados nitrogenados.-La eliminación del CO2 se lleva a cabo por los pulmones.-La eliminación de las sales minerales está íntimamente ligada a la eliminación de agua.-La excreción de productos nitrogenados se lleva a cabo en los aparatos excretores.-Los productos nitrogenados proceden todos del metabolismo de proteínas y de ácidos nucleicos. La eliminación de productos nitrogenados se realiza de diferentes maneras dependiendo del tipo de producto del que se trate:
-Amoniaco:
(NH3) Se origina por desaminación de los aminoácidos y de las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Como es un gas, se difunde fácilmente a través de los epitelios y su expulsión no necesita un aparato excretor especializado. Sin embargo, es una sustancia muy tóxica, por lo que sólo puede ser excretado por algunos organismos acuáticos.-Los organismos que excretan amoniaco se denominan organismos amoniotélicos.
Ácido úrico:
Es una sustancia no tóxica que se forma a partir del amoniaco. Sin embargo, es muy insoluble, de forma que origina una orina semisólida. Es la mejor manera de evitar la pérdida de agua con la orina, por lo tanto es la forma de excreción del Amóníaco de animales terrestres de lugares secos.Los animales que excretan ácido úrico se denominan uricotélicos.-
Urea:
La urea se origina a partir de amoniaco, dióxido de carbono y agua. Es muy soluble y menos tóxica que el amoniaco, por lo que permite mantener mayor cantidad de nitrógeno disuelto en el medio interno con menor peligro. Los animales que la utilizan se denominan ureotélicos.
ESTRUCTURAS ESPECIALIZADAS EN LA EXCRECIÓN
Las principales estructuras excretoras en los animales son las siguientes: a
)Vacuolas contráctiles
Son propias de esponjas de agua dulce. Expulsan agua y captan los iones por transporte activo.
B)Nefridios:
Son propias de platelmintos y anélidos. Se trata de unos tubos simples o ramificados que desembocan en orificios excretores situados en la superficie del animal.
C)Glándulas verdes:
Aparecen en crustáceos. Constan de un sáculo denominado sáculo celómico, que se continúa con un túbulo el cual se ensancha en una vesícula antes de desembocar en un poro excretor, situado en la cabeza del animal. El filtrado se realiza en el sáculo y posteriormente son reabsorbidas las sustancias útiles en el túbulo.
D)Tubos de Malpighi:
Son propios de insectos. Son estructuras tubulares con fondo ciego que desembocan en el intestino del aparato digestivo. A lo largo del tubo se produce el filtrado.
E)Nefronas
Son las que aparecen en vertebrados. Una nefrona está formada por las siguientes partes: -Cápsula de Bowman: Es el extremo de la nefrona. Tiene forma de copa y rodea a una red de capilares.-Glomérulo: Es una red de capilares formada por una arteriola aferente y otra eferente. Es aquí donde se produce el filtrado de la sangre.-Túbulos renales: Son los túbulos donde se produce la reabsorción del agua y de las sustancias útiles para el organismo. –
El túbulo renal consta de 3 zonas:
Túbulo contorneado proximal: Es la parte más próxima a la cápsula de Bowman. Tiene forma sinuosa.- Asa de Henle: Zona más recta y estrecha, con una rama descendente y otra ascendente.-Túbulo contorneado distal: Túbulo sinuoso que ya comunica con el.-Túbulo colector: Es un conducto más grueso donde desembocan los túbulos contorneados distales de las diferentes nefronas.
APARATO EXCRETOR DE VERTEBRADOS
El riñón humano
Un riñón humano tiene forma de habichuela y un tamaño de unos 12 cm. Es de color rojizo. En él podemos distinguir las siguientes partes:
A) Formación de la orina
La formación de la orina se lleva a cabo mediante tres procesos principales: la filtración glomerular, la reabsorción y la secreción tubular.-Filtración glomerular: Se produce en el glomérulo, en el cual entra sangre a presión, lo que favorece que se filtre agua y solutos de pequeño tamaño, que pasan a la cápsula de Bowman. El líquido resultante contiene agua, glucosa, aminoácidos, vitaminas, sales minerales y los compuestos nitrogenados de excreción. Cada día se producen unos 180 litros de filtrado glomerular de los que aproximadamente se reabsorben todos, quedando sólo entre 1,5 y 2 litros de orina. -Reabsorción tubular: A lo largo de los túbulos de la nefrona se reabsorben los solutos y el agua.-En el túbulo contorneado proximal: Se extraen los iones de sodio y potasio, la glucosa, los aminoácidos y los fosfatos, así como las proteínas de peso molecular bajo que pudieran haberse filtrado. El agua se reabsorbe por ósmosis. Queda aproximadamente un 30% del filtrado inicial.
-En la rama descendente del asa de Henle: En esta zona se reabsorbe una enorme cantidad de agua, que provoca una elevada concentración de iones en la orina del interior del tubo.-En la rama ascendente del asa de Henle: Los iones sodio de la orina son bombeados al exterior, de manera que la salinidad de la orina es mucho menor en esta zona.-En el túbulo contorneado distal: Se reabsorbe de nuevo agua y se bombean iones de sodio, potasio y cloruro. El resultado de la reabsorción es un menor volumen de orina con una mayor salinidad.-Secreción tubular: Algunos iones, como el potasio, el hidrógeno y el amonio son segregados al interior de los túbulos contorneados proximal y distal siempre que sea necesario. Finalmente la orina pasa al túbulo colector, donde también se reabsorbe el agua. Se obtiene pues un volumen de orina muy pequeño con una concentración de sales 4 veces mayor.
B. Regulación de la excreción
La regulación de la excreción en el ser humano está bajo el control nervioso y hormonal. El control nervioso se lleva a cabo en el hipotálamo y las hormonas son vasopresina, renina y aldosterona.- Vasopresina u hormona antidiurética (ADH): Se producen en el hipotálamo. Su presencia aumenta la permeabilidad al agua de los túbulos contorneados y colectores, por lo que se excreta un menor volumen de orina, más concentrada.-Renina: Se segrega por el riñón cuando disminuye la presión arterial. La renina favorece la vasoconstricción de las arterias aumentando la presión arterial. También actúa sobre las cápsulas suprarrenales, favoreciendo la secreción de aldosterona. -Aldosterona: Provoca un aumento de la reabsorción de sodio y de agua, lo que produce una disminución del volumen de orina, lo que eleva la presión arterial.
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