La respiración en los animales: principios generales
La respiración en los animales comprende:
- Intercambio gaseoso que realiza el órgano respiratorio. Es un proceso mecánico que se denomina ventilación y se corresponde con el concepto vulgar de respiración.
- El intercambio gaseoso que se produce mediante difusión entre el órgano respiratorio y la sangre.
- La respiración celular, proceso que tiene lugar en las células que reciben de la sangre el O2 necesario y vierten a ella el CO2 producido.
Sistemas respiratorios
Intercambian O2 y CO2 directamente con el medio acuoso (celentéreos).
Piel y cutículas
Animales acuáticos y terrestres. Aunque es un mecanismo general en los animales, tiene particular importancia en algunos, como en la lombriz de tierra, donde es el único sistema respiratorio. Muchos animales acuáticos efectúan una parte importante de intercambio gaseoso a través de este mecanismo, como ocurre con los anfibios y algunos moluscos. Aunque en animales acuáticos no representa ningún problema, en los terrestres la piel y cutículas respiratorias deben mantenerse húmedas.
Branquias
Son el órgano respiratorio más extendido en animales acuáticos. Características:
- Un litro de aire contiene unos 200ml de O2, mientras un litro de agua tiene menos de 10ml.
- El O2 difunde unas 8 mil veces más rápido en el aire que en agua.
- El agua es 800 veces más densa que el aire y 50 veces más viscosa.
Las traqueas
Los insectos disponen de un sistema respiratorio formado por un conjunto de tráqueas. Una tráquea es un tubo de sección circular que se abre al exterior mediante un orificio denominado espiráculo. El tubo principal se ramifica en traqueolas y finalmente en capilares aéreos.
Los pulmones
Son cavidades muy vascularizadas en las que se realizan:
- El intercambio gaseoso con la atmósfera.
- El intercambio gaseoso con la sangre.
Hay 2 tipos: los pulmones de difusión (gasterópodos) y los pulmones de ventilación (anfibios y reptiles).
Mamíferos
En los mamíferos, los pulmones son 2 órganos de forma aproximadamente cónica, situados en la cavidad torácica y limitados en su base por el diafragma. El aire llega a ellos procedente de los orificios nasales, pasando por las cavidades nasales, la faringe, la laringe, tráquea y los 2 bronquios. Cada bronquio se subdivide en conductos más estrechos formando el árbol bronquial. Estos terminan en los sacos alveolares, formados por vesículitas, los alvéolos pulmonares constituidos por una sola capa de célula. En estos alvéolos se realiza el intercambio gaseoso con la sangre transportada por la tupida red de capilares que los envuelve.
Intercambio de gases en las plantas
El metabolismo de las plantas necesita realizar intercambios gaseosos con el medio. Las plantas respiran y, por lo tanto, consumen O2 y desprenden CO2. Las plantas son organismos autótrofos, que realizan la fotosíntesis. Como consecuencia, producen O2 y consumen CO2. Para ello necesitan la luz, por lo que la fotosíntesis solo se produce durante el día. Aunque no son en absoluto procesos inversos, el O2 es consumido en la respiración y producido en la fotosíntesis, mientras que el CO2 es consumido en la fotosíntesis y producido en la respiración. Las plantas producen más oxígeno del que consumen y consumen más CO2 que el que producen. Las plantas emiten agua en estado gaseoso a la atmósfera mediante la transpiración, necesaria para que pueda realizarse el transporte de savia. El grado de turgencia de células determina la apertura del estoma. Además de los estomas ya descritos, en los árboles existen unas estructuras denominadas lenticelas a través de las cuales también se produce intercambio gaseoso.
Características generales de la excreción
Las reacciones químicas que tienen lugar en los animales son necesarias para el mantenimiento de la vida. En algunas ocasiones, algunas de ellas generan productos que son tóxicos o innecesarios. Muchas veces, una sustancia necesaria para el buen funcionamiento del metabolismo se acumula, lo que hace preciso eliminarla. Las células disponen de mecanismos eficaces para eliminar ese tipo de sustancias que van a parar al líquido intersticial. Es ahí donde el organismo debe actuar para conservar constantes las condiciones de vida en el medio interno. Ese equilibrio interno es lo que denominamos homeostasis. Entendemos por excreción la función que se encarga de la eliminación de las sustancias tóxicas o innecesarias generadas por el metabolismo. Es realizada por un conjunto de órganos constituyentes de un sistema o aparato excretor. Comprende 3 procesos: 1) la excreción de desechos metabólicos, 2) la regulación de la concentración de iones y 3) el mantenimiento del balance hídrico.
Los Productos de excreción animal
Los productos finales del metabolismo de los glúcidos y de los lípidos son agua y CO2. Los productos finales de las proteínas y de los ácidos nucleicos es el amoníaco, que debe excretarse o transformarse en otras sustancias. Entre los animales que excretan amoníaco (amonotelicos) se encuentran la mayoría de los peces óseos y muchos invertebrados acuáticos, que lo eliminan por difusión a través de las membranas. Otros animales excretan urea (ureotélicos). Entre ellos se encuentran los anfibios, los tiburones y la mayoría de los mamíferos. Hay un tercer grupo de animales (uricotélicos) que transforman el amoníaco en ácido úrico, entre los que se encuentran aves, insectos y reptiles.
La excreción en invertebrados
Evolución:
- Poríferos y cnidarios: directamente expulsan los desechos al medio.
- Platelmintos: red de tubos que recorren su cuerpo donde llegan productos de excreción de las células, y al final, salen por un poro exterior. Protonefridios.
- Anélidos y moluscos: cavidad general en cada segmento llamado celoma. Hay un par de órganos excretores, los metanefridios, que recogen todo lo que se oxida por filtración. Luego tiene lugar la reabsorción y secreción y la orina se vierte por un poro excretor. Metanefridios.
La excreción en los vertebrados
Los principales órganos excretores son los riñones. En el riñón, distinguimos la cápsula, la corteza y la médula. En esta última, se distinguen unas especies de formaciones piramidales de aspecto radiado, en los que hay unos tubos conectores constituidos por millones de nefronas. Cada nefrona está especializada en quitar los desechos de la sangre y transformarla en orina. Los cálices renales son zonas que albergan la zona final de las pirámides. Éstos confluyen en el uréter. Las nefronas están en íntimo contacto con los vasos sanguíneos. La nefrona comienza en la cápsula de Bowman, que contiene en su interior un glomérulo con capilares y donde se da la mayor parte de la filtración. De esta forma, se produce la primera orina. De la cápsula de Bowman sale un tubo muy estrecho que forma el asa de Henle. En este se produce una reabsorción de agua, iones (NaCl) y biomoléculas útiles para el organismo. En el último tramo, se produce una secreción, es decir, se vierten productos (creatinina o algunos aminoácidos que no podemos tener en cantidad) de forma activa a la orina.
Fisiología renal
La filtración se produce en la cápsula de Bowman, debido a la presión sanguínea de los capilares del glomérulo. Muchas sustancias abandonan la sangre y pasan filtradas a la nefrona. La reabsorción retira sustancias de la nefrona que van a parar a la sangre o al tejido intersticial. La mayor parte del filtrado es reabsorbido en el túbulo contorneado proximal. El asa de Henle reabsorbe agua y NaCl. La secreción incorpora a los túbulos sustancias del líquido intersticial. Funciona, por lo tanto, en sentido opuesto a la reabsorción. Algunas sustancias, como los iones K+ y la urea, son secretadas en diversas partes de los túbulos. El líquido resultante es la orina.