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2. CIRCULACIÓN Y TRANSPORTE EN ANIMALES 2.1 El medio interno y el aparato circulatorio *Plasma intersticial: sustancia entre células Componentes del aparato circulatorio Vasos: Arterias, venas y capilares. Corazón: Órgano muscular que impulsa el líquido circulante. Líquido circulante: Son hidrolinfa, hemolinfa, sangre y linfa. Medio de transporte de sustancias disueltas o unidas a pigmentos respiratorios (proteínas que hacen más eficaz el transporte de los gases en los líquidos circulatorios) Hidrolinfa: Propia de Equinodermos. -Su composición es muy similar a la del agua de mar (incolora) -Transporta nutrientes y sustancias de desecho pero carece de pigmentos respiratorios. -Circula a través del aparato ambulacral: un sistema de tubos que conectan con unas estructuras llamadas pies ambulacrales *Estas estructuras sirven a su vez para dar movimiento a las estrellas de mar y los erizos. Células: sólo macrófagos que fagocitan sustancias extrañas Hemolinfa: se encuentra en moluscos no cefalópodos y en artrópodos. - En los moluscos y crustáceos aparece un pigmento transportador de oxígeno: hemocianina. (color azulado). - En miriápodos, insectos y algunos arácnidos no existe pigmento transportador de oxígeno ya que su sistema de respiración es traqueal (no lo necesita, puesto que las tráqueas llevan directamente el aire a las células del cuerpo). Células: sólo macrófagos que fagocitan sustancias extrañas. crustáceo Linfa: Exclusiva de vertebrados. Compuesta por plasma y linfocitos. 2.2 Tipos de aparatos circulatorios Abierto: el líquido circulante no siempre fluye por vasos: sale de los vasos y vierte en el hemocele (lagunas y espacio intercelular). Artrópodos y moluscos no cefalópodos. Cerrado: el líquido circula siempre por vasos: anélidos, moluscos cefalópodos y vertebrados. l l APARATO CIRCULATORIO CERRADO CIRCULACIÓN SIMPLE: La sangre pasa una vez por el corazón. Peces. CIRCULACIÓN DOBLE: La sangre pasa dos veces por el corazón. Hay dos circuitos: mayor o general y menor o pulmonar. Puede ser: " " Incompleta: La sangre oxigenada y la no oxigenada se mezclan. Anfibios y reptiles (excepto cocodrilos y caimanes) Completa: Ambos tipos de sangre no se mezclan. Aves y 8 mamíferos. Aparatos circulatorios abiertos Moluscos no cefalópodos Con hemolinfa. - Corazón con dos o tres cámaras: 1 o 2 aurículas que reciben la hemolinfa procedente del órgano respiratorio (pulmón o branquias) y 1 ventrículo que la impulsa y vierte al hemocele para que bañe los tejidos y les suministre nutrientes y oxígeno, recibiendo desechos y CO2 e iniciándose de nuevo el circuito. - En los acuáticos, a veces, existen corazones branquiales auxiliares que proporcionan impulsos secundarios. - Artrópodos * Con hemocianina en crustáceos y no existe en insectos, miriápodos y algunos arácnidos (respiración traqueal). - Tiene un vaso dorsal contráctil con cavidades que actúa como un corazón. Al contraerse, la hemolinfa sale al hemocele y baña los órganos. Al relajarse, la hemolinfa vuelve a entrar en el vaso (previo paso por las branquias en los crustáceos) a través de orificios llamados ostiolos provistos de válvulas que evitan el retroceso * En insectos la contracción de músculos corporales facilita el flujo del líquido circulante por los distintos apéndices Crustáceo Insecto Aparatos circulatorios cerrados en invertebrados Anélidos *La sangre puede tener distintos pigmentos (hemoglobina, hemeritrina….). " Un vaso dorsal contráctil lleva sangre hacia delante, con ramificaciones en cada segmento, que se reúnen en un vaso ventral. (metamerización) " En la lombriz de tierra, existen en la parte anterior arcos aórticos con mayor capacidad de impulso que envían la sangre a un vaso ventral encargado de distribuirla por todo el cuerpo. Moluscos cefalópodos l l Tienen, además del corazón “normal” o sistémico, otro par de corazones branquiales que bombean sangre a las branquias. El corazón sistémico recibe sangre de las branquias y la bombea por la aorta hasta los órganos. De ellos llega por venas a los corazones branquiales, que la bombean a las branquias y de allí regresa al corazón sistémico. Aparatos circulatorios cerrados en vertebrados CIRCULACIÓN SIMPLE Peces l l l La circulación es simple. El corazón es tubular y muestra un seno venoso que recoge la sangre, una aurícula y un ventrículo impulsor. La sangre viene de las venas del cuerpo cargada de CO2 hacia el corazón. El ventrículo impulsa la sangre hacia las branquias, donde se oxigena y circula por arterias para repartirse por el cuerpo. El retorno de la sangre al corazón se realiza mediante venas al seno venoso. CIRCULACIÓN DOBLE l Se encuentra en vertebrados terrestres. " Circulación mayor: desde el corazón, saliendo por el ventrículo izquierdo, a los tejidos del cuerpo, para volver a ingresar en el corazón por la aurícula derecha. " Circulación menor: desde el ventrículo derecho a los pulmones, para volver otra vez al corazón por la aurícula izquierda. Este segundo circuito puede tener una oxigenación incompleta de sangre, en anfibios y reptiles, o completa en aves y mamíferos. Anfibios Ø En renacuajos funciona como el corazón de un pez. Ø En adultos está tabicado, formando tres cavidades: dos aurículas y un ventrículo. l l l La sangre proviene de los tejidos cargada de CO2 y entra en el corazón por la aurícula derecha. Pasa al ventrículo y se expulsa fuera del corazón. La sangre va a los pulmones se oxigena y vuelve por las arterias pulmonares de nuevo al corazón, entrando por la aurícula izquierda. En el único ventrículo se produce la mezcla de sangre oxigenada y carboxilada, por lo que es doble e incompleta, un sistema poco eficaz al bombear sangre oxigenada a los pulmones y sangre carboxilada a las células del cuerpo. Reptiles l l l Tienen también una circulación doble e incompleta, semejante a los anfibios. Sin embargo, el ventrículo está parcialmente dividido, con lo que la mezcla de sangre oxigenada y carboxilada es menor y la eficacia del corazón es mayor. Los cocodrilos y caimanes poseen un corazón con ventrículos divididos por un tabique completo, igual que aves y mamíferos. Aves y mamíferos l l l l l Poseen una circulación doble y completa. La sangre pobre en oxígeno entra en el corazón por la aurícula derecha y atraviesa la válvula tricúspide para entrar en el ventrículo derecho. Sale del corazón por las arterias pulmonares hacia los pulmones, donde se oxigena y vuelve al corazón por las venas pulmonares. Entra por la aurícula izquierda y atraviesa la válvula mitral para entrar en el ventrículo izquierdo. Sale del corazón hacia los tejidos corporales transportando el oxígeno necesario. El dióxido de carbono es vertido a la sangre desde los tejidos y vuelve por las venas hacia el corazón, para entrar de nuevo, por la aurícula derecha. * En aves: arco aórtico hacia derecha. * En mamíferos: arco aórtico hacia izquierda. Vena cava superior: ENTRADA AL CORAZÓN Arteria aorta : SALIDA DEL CORAZÓN Arteria pulmonar: SALIDA DEL CORAZÓN Arteria pulmonar: SALIDA DEL CORAZÓN Válvulas semilunares o sigmoideas Venas pulmonares: ENTRADA AL CORAZÓN Venas pulmonares: ENTRADA AL CORAZÓN Aurícula izquierda Aurícula derecha Válvula mitral : con dos laminillas Miocardio Válvulas semilunares o sigmoideas Arterias coronarias Válvula tricúspide: con tres laminillas Vena cava inferior: ENTRADA AL CORAZÓN Ventrículo derecho Tabique interventricular CIRCULACIÓN MENOR : Del corazón a los pulmones. CIRCULACIÓN MAYOR : De los pulmones al corazón. 2.3 Vasos sanguíneos en vertebrados superiores Arterias Llevan la sangre desde el corazón a los tejidos. En cuanto a los tejidos: -Capa interna, de epitelio simple plano. -Capa media bastante gruesa de músculo liso + conjuntivo. - Capa externa, de tejido conjuntivo(dominan fibras de elastina y colágeno) Venas Devuelven la sangre desde los tejidos hasta el corazón. En cuanto a los tejidos: -Capa interna: de epitelio simple plano Tienen válvulas que evitan el retroceso de la sangre (menor presión en la circulación de retorno al corazón) -Capa media, más delgada que en las arterias. -Capa externa, con menos fibras de colágeno y elastina. Capilares Muy finos. Una sola capa de tejido epitelial. Su función principal es el intercambio de sustancias. Alto grado de ramificación 2.4 El corazón de mamíferos Vena cava superior: ENTRADA AL CORAZÓN Arteria aorta : SALIDA DEL CORAZÓN Arteria pulmonar: SALIDA DEL CORAZÓN Arteria pulmonar: SALIDA DEL CORAZÓN Válvulas semilunares o sigmoideas Venas pulmonares: ENTRADA AL CORAZÓN Venas pulmonares: ENTRADA AL CORAZÓN Aurícula izquierda Aurícula derecha Válvula mitral : con dos laminillas Miocardio Válvulas semilunares o sigmoideas Arterias coronarias Válvula tricúspide: con tres laminillas Vena cava inferior: ENTRADA AL CORAZÓN Ventrículo derecho Tabique interventricular Sangre sin oxígeno Sangre con oxígeno Sístole Auricular : se contraen las aurículas y se abren las válvulas tricúspide y mitral y la sangre pasa a los ventrículos que estaban vacíos . (Simultáneos) Diástole Auricular : Las aurículas se dilatan al relajarse la musculatura, la sangre entra a las aurículas, las válvulas tricúspide y mitral permanecen cerradas Diástole Ventricular Los ventrículos se van llenando ya que las válvulas sigmoideas están cerradas (Simultáneos) Sístole Ventricular : los ventrículos se contraen y la sangre que no puede volver a las aurículas por haberse cerrado las válvulas bicúspide y tricúspide, sale por las arterias pulmonar y aorta Ciclo cardiaco 2.5 Sistema linfático (vertebrados) Se encarga de: - Recoger el exceso de líquido que hay en el plasma intersticial y devolverlo a la sangre. - Defensa. - Tr a n s p o r t a l a s grasas absorbidas desde el intestino a la sangre. 1.- LINFA : líquido similar al plasma sanguíneo pero con menor proporción de proteínas constituyentes. En cuanto a las células sólo tiene leucocitos. 2. CAPILARES LINFÁTICOS : vasos pequeños, abiertos en un extremo cerrados de un extremo. Circulan por entre los tejidos para recoger el líquido intersticial. Se van reuniendo en vasos linfáticos de mayor tamaño 3 . VA S O S L I N F Á T I C O S : v a s o s q u e desembocan en el sistema venoso (venas subclavias). Tienen válvulas que impiden el retroceso de la linfa. Vasos linfáticos que desembocan en venas subclavias Ganglios Ganglios Ganglios Ganglios 4- GANGLIOS LINFÁTICOS : pequeños ensanchamientos que se producen en los vasos (agrupaciones celulares). Tienen un papel de defensa ya que, junto con la médula ósea, producen y maduran linfocitos, responsables de la inmunidad específica. 3. LA RESPIRACIÓN EN ANIMALES l l l Intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono) entre el organismo y el exterior. Es un proceso que se realiza por difusión simple (sin gasto de energía y a favor de gradiente de concentración) a través de una superficie. Para que se produzca un intercambio de gases suficiente y adecuado, la superficie respiratoria debe: - Ser amplia y vascularizada (si existe líquido circulante) - Ser muy fina. è Epitelio simple - Estar húmeda 3.1 Sistemas respiratorios l En poríferos, cnidarios y algunos gusanos, con una elevada relación superficie/volumen, y con pocas necesidades energéticas, no existe aparato respiratorio. El intercambio de gases se produce de forma directa entre el medio exterior y las células . Respiración cutánea l l l En animales que viven en ambientes húmedos o acuáticos como algunos gusanos, algunos moluscos y anfibios (que además tienen pulmones) intercambian los gases entre el exterior y el líquido circulante a través de la piel. se necesita que la piel sea muy fina, estar húmeda (mucosa en anfibios) y muy irrigada por el medio interno del animal. En moluscos y anfibios es necesario complementar su función con otros sistemas respiratorios.(branquias o pulmones). Intercambio de gases entre el exterior y el líquido circulante a través de la piel. Respiración branquial Animales acuáticos (<1% de oxígeno en el agua). l l - - Son expansiones de la superficie corporal (epidermis + red de capilares). Son externas (sin protección) en: Anélidos marinos. Larvas de insectos y de anfibios (renacuajos). l Son internas en: - Crustáceos, bivalvos, cefalópodos. - Peces. l l Cartilaginosos (tiburones): hendiduras branquiales. Óseos: Varias láminas protegidas por un opérculo protector a cada lado. Circulación a contracorriente, más eficaz) Respiración traqueal l l l l Típica de artrópodos insectos (terrestres). Red de tubos ramificados que recorre el animal, conectados con el exterior mediante estigmas. Se ramifican en traqueolas que llegan a todas las células. Existe un movimiento de ventilación por parte de los músculos del abdomen para facilitar la entrada de aire por los estigmas. Respiración pulmonar l l Ø En el resto de organismos terrestres. Son sacos internos para mantener la humedad (hay riesgo de desecación). En los moluscos terrestres (caracoles) un pulmón. Sin mecanismos de ventilación Ø En arácnidos existen pulmones en libro: en el abdomen cavidades recubiertas de láminas para el intercambio de gases, No llega el oxígeno directamente a las células (existe líquido circulante hemolinfa con pigmento respiratorio). Ø En Anfibios adultos: (además de respiración cutánea) - Tienen fosas nasales que se abren a la cavidad bucal. El movimiento del suelo de la boca favorece la entrada/salida de aire. (movimiento de ventilación) - Los pulmones tienen forma de saco sin apenas tabicación. Ø En Reptiles: - Separación de la cavidad bucal y nasal. - El aire entra en los pulmones mediante movimiento musculares corporales. De esta forma el aire pasa desde la atmósfera, dónde hay mayor presión, a la cavidad torácica, donde la presión es menor. (movimiento de ventilación). - Pulmones tabicados y leve plegamiento. Ø - - En Aves: Tienen sacos aéreos conectados con los pulmones, como reserva de aire y para aligerar el peso. (además de huesos huecos) Presentan siringe, órgano fonador (canto). Ø En Mamíferos: - Pulmones con muchos alvéolos, mucha superficie de intercambio. - Están rodeados por dos pleuras con líquido pleural lubricante entre ellas. - Tienen diafragma para los movimientos de ventilación. 4. LA EXCRECIÓN EN ANIMALES l La excreción corresponde a la eliminación de productos de desecho procedentes del metabolismo celular. (no consideramos aquí los gases: CO2) 4.1 Productos de excreción destacados: nitrogenados - Amoniaco: Tóxico pero soluble en agua. Es expulsado por animales amoniotélicos: invertebrados acuáticos y peces óseos. - Ácido Úrico: No es muy tóxico con lo que se excreta con poco agua (pasta semisólida). Es expulsado por animales uricotélicos: insectos, reptiles y aves (ambientes secos). - Urea: Aunque es poco tóxica, se expulsa disuelta en líquido acuoso. Es expulsada por animales ureotélicos: peces cartilaginosos, anfibios y mamíferos. 4.2 Sistemas de excreción en invertebrados Los poríferos y cnidarios, llevan a cabo una excreción directa al exterior a través de sus células por difusión. Los equinodermos empleando el aparato ambulacral. l l Protonefridios l l l Propios de platelmintos Serie de tubos ramificados cerrados por un extremo, donde se encuentran células flamígeras. Estas células son las encargadas del filtrado de las sustancias del plasma intersticial que se han de expulsar; son células en forma de copa que en su interior tienen un hueco con varios flagelos que crean la corriente necesaria para que circulen hacia el exterior (salida a través de poro excretor) Metanefridios " En anélidos y moluscos. " Son tubos enrollados, con dos aberturas. Un extremo es el nefrostoma, con forma de embudo, que está en contacto con el líquido circulante y extrae de éste sustancias de todo tipo empleando cilios. " En el tubo del metanefridio, llamado nefroducto , se produce la reabsorción de los compuestos útiles para el animal. " Las sustancias tóxicas se expulsan al exterior a través del nefroporo. Glándulas verdes l l l En crustáceos. Se encuentran situadas debajo de las antenas Están formadas por un saco ciego, que recoge los compuestos del líquido circulante, un largo tubo donde ocurre la reabsorción y que termina en la vejiga donde se acumulan las sustancias nitrogenadas, que se expulsan a través del nefroporo. Tubos de Malpighi l l En insectos y arañas. Son túbulos con un extremo cerrado y otro abierto al tramo final del intestino del animal. Capta sustancias de la cavidad interna y las introduce en el intestino, donde se reabsorben las sustancias útiles y se expulsan al exterior los desechos celulares junto a los desechos de egestión. 4.2 Excreción en vertebrados SISTEMA URINARIO 2 Riñones 2 Uréteres Vías urinarias Vejiga urinaria Uretra Arteria Renal Riñón Vena Renal Vena Cava Aorta Uréter Vejiga Urinaria Uretra (en pene) EL SISTEMA URINARIO l l l l l EN PECES: sólo un riñón alargado y expulsión al exterior por conducto urinario detrás del ano En ANFIBIOS: sólo un riñón y expulsión por cloaca (junto con los productos de egestión). En REPTILES: dos riñones y expulsión por cloaca. En AVES: dos riñones, sin vejiga urinaria y expulsión por cloaca. En MAMÍFEROS: dos riñones y expulsión por uretra. (separado de los productos de egestión). Riñones de mamíferos l l Son dos órganos en forma de alubia situados en la parte posterior del abdomen. Cada uno se compone de una parte externa, la corteza renal; otra interna, la médula renal y una cavidad conocida como pelvis renal. Esta última recoge la orina. Pelvis Renal Corteza Renal Nefrona Arteria Renal Médula Renal Pelvis Renal Vena Renal Uréter Cada riñón está formado por más de un millón de nefronas (unidades funcionales). donde se filtra la sangre y se fabrica la orina. Las nefronas, están formadas por un glomérulo (a modo de un ovillo de capilares) rodeado de una envoltura que se llama la cápsula de Bowman y un Túbulo renal. En el túbulo renal se pueden diferenciar unos segmentos sinuosos denominado túbulos contorneados y unos segmentos rectos denominados túbulos rectos que forman una U denominada asa de Henle. Las nefronas terminan en unos conductos o tubos colectores, que desembocan en la pelvis renal. Formación de la orina " FILTRACIÓN GLOMERULAR: Los glomérulos funcionan como simples filtros a través de los que pasan el agua, las sales y los productos de desecho de la sangre, hacia los espacios de la cápsula de Bowman. (además de algunos nutrientes) " REABSORCIÓN TUBULAR: Los nutrientes, la mayor parte del agua y de las sales son reabsorbidas desde los túbulos pasando, por transporte pasivo o activo, a la red de capilares que les rodean. " SECRECIÓN TUBULAR: Los túbulos renales también eliminan otras sales (potasio) y productos de desecho (fármacos) que pasan desde la sangre a la orina. 4.2 Otros mecanismos de excreción - En animales marinos: glándulas de la sal (eliminan exceso de sal para mantener equilibrio osmótico). o Peces: en branquias. o Aves marinas: encima de los ojos y pico. - En animales terrestres: mecanismos complementarios: " Glándulas calcíferas (los anélidos segregan exceso de calcio al intestino para ser expulsado por el ano) " Glándula coxal (los arácnidos en cefalotórax como complemento a tubos de Malpighi). " Hígado de vertebrados (produce bilirrubina de degradación de glóbulos rojos, que se excreta por el tubo digestivo vía bilis). " Glándulas sudoríparas (en la dermis de la piel de los mamíferos segregan sudor, de composición similar a la orina, expulsado a través de poros). Glándulas de la sal Glándula sudorípara Glándulas calcíferas *Algunas imágenes de la presentación han sido tomadas de dis6ntos si6os de la red. Se exponen aquí sin ánimo de lucro y con fines educa6vos.