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INTERCAMBIO GASEOSO Y
EXCRECIÓN
TEMA 7
1. LA RESPIRACIÓN EN LOS
ANIMALES
• Para llevar a cabo la función de nutrición
es indispensable el O2, así mismo es
necesario eliminar el CO2 que se produce
en las células.
1. LA RESPIRACIÓN EN LOS
ANIMALES
• La respiración en los animales comprende:
– La ventilación pulmonar: proceso mecánico por el
que el órgano respiratorio toma O2 del medio y
expulsa CO2.
– Intercambio gaseoso: se produce mediante difusión
entre el órgano respiratorio y la sangre. Por ello los
órganos respiratorios están muy vascularizados y
húmedos.
– Respiración celular: proceso bioquímico que tiene
lugar en las células, que reciben de la sangre el O2
necesario.
1.1. TIPOS DE APARATOS
RESPIRATORIOS
A.
ORGANISMOS SIN APARATO RESPIRATORIO.
•
•
B.
Poríferos y Cnidarios
No poseen aparato circulatorio y, por tanto, intercambian
O2 y CO2 directamente del medio.
PIEL Y CUTÍCULAS
•
•
Lombriz, anfibios y algunos moluscos.
En animales terrestres la piel y cutículas respiratorias
deben mantenerse húmedas, lo que consiguen con
secreciones mucosas.
1.1. TIPOS DE APARATOS
RESPIRATORIOS
C. BRANQUIAS
•
•
En animales
acuáticos.
Pueden ser:
•
•
Externas: similares a
plumas. Son poco
frecuentes: en larvas
acuáticas de insectos y
anfibios y anfibios.
Internas: en peces ,
artrópodos y moluscos
acuáticos
Larva de tritón pigmeo
BRANQUIAS INTERNAS
Arcos branquiales: situados
entre la cavidad bucal y los
opérculos (cuatro a cada lado).
Cada arco branquial está dividido
en cientos de filamentos
branquiales, y éstos se dividen a
su vez en lamelas.
BRANQUIAS INTERNAS
El agua baña las
branquias fluyendo
de manera
unidireccional
entrando por la boca
y saliendo por las
aberturas laterales
BRANQUIAS INTERNAS
Las sangre también fluye de manera unidireccional,
pero lo hace en sentido contrario a la circulación
del agua (Opérculo→Boca). A este sistema se le
llama intercambio a contracorriente.
1.1. TIPOS DE APARATOS
RESPIRATORIOS
D. TRÁQUEAS
•
En insectos y arácnidos
SISTEMA TRAQUEAL.
Consiste en una serie de
tubos, las tráqueas, que se
dividen en tubos más
pequeños : las traqueolas.
Las traqueolas están llenas
de un líquido: líquido
traqueolar, donde ocurre el
intercambio gaseoso.
El aire penetra en el sistema
traqueal a través de unos
orificios los espiráculos que
actúan a modo de válvulas.
La ventilación pulmonar
ocurre gracias a los
movimientos del abdomen y
movimientos alares.
Diario de la Ciencia
Un equipo de científicos afirma que podrían existir insectos gigantes, si hubiera más oxígeno
en la atmósfera
Un grupo de científicos ha presentado evidencias de que los insectos paleozoicos eran sustancialmente más grandes
que los actuales porque tenían un suministro más rico de oxígeno.
Un artículo científico presentado en
octubre de 2006, en la conferencia
de fisiología de Virginia Bay, en
Estados Unidos, ha demostrado que
si en nuestra atmósfera hubiese
mayores
concentraciones
de
oxígeno, podrían volver a existir
insectos gigantes como los que
poblaron la Tierra durante el último
periodo Paleozoico.
El artículo explica que los insectos no
utilizan sangre para transportar
oxígeno, sino que lo ingresan a
través de unos orificios en sus
cuerpos, por los que también expelen
dióxido de carbono. Estos orificios
tienen conexión con unos tubos
interconectados
y
ramificados,
llamados tráqueas, que transportan
el oxígeno a todas las áreas de su
cuerpo. En un insecto de gran
tamaño, los tubos traqueales son
muy largos, muy anchos y muy
numerosos,
resolviendo
las
demandas adicionales de oxígeno de
su cuerpo.
Sin embargo, los resultados del
estudio han demostrado que el nivel
actual de oxígeno en nuestra
atmósfera limita el crecimiento de los
insectos, debido a que el aumento en
el tamaño traqueal alcanza un
punto crítico en la abertura.
Alexander Kaiser, autor principal del
artículo, ha declarado que, hace
300
millones
de
años,
la
concentración de oxígeno en la
atmósfera era un 14 % más alta
que la actual. Esto implicaría que
los insectos antiguos necesitaban
menores cantidades de aire para
resolver sus demandas de oxígeno
y, por tanto, esta abertura no
limitaría el tamaño de los insectos.
El diámetro traqueal podía ser más
angosto y todavía suministrarle
suficiente
oxígeno.
En
consecuencia, en el Paleozoico, las
libélulas
tenían
hasta
75
centímetros de envergadura.
1.1. TIPOS DE APARATOS RESPIRATORIOS
E. LOS PULMONES
–
Son cavidades internas muy vascularizadas en las
que se realizan:
•
•
–
La ventilación pulmonar con la atmósfera: captación de O2
y expulsión de CO2.
El intercambio gaseoso con la sangre por difusión.
Hay dos tipos de pulmones:
•
•
Pulmones de difusión: Lo presentan gasterópodos,
escorpiones y arañas. La ventilación pulmonar ocurre de
forma pasiva.
Pulmones de ventilación: En peces pulmonados, reptiles,
anfibios, aves y mamíferos, en los que la ventilación
pulmonar consta de dos actos: inspiración y espiración.
E. LOS PULMONES
E.1. ANFIBIOS Y REPTILES
• Los pulmones de anfibios son dos sacos
de paredes muy delgadas y elásticas, con
pliegues internos poco desarrollados.
• Los anfibios completan la respiración
pulmonar con la respiración a través de la
piel.
• El mecanismo de respiración se llama
bomba de presión.
Aparatos respiratorios: anfibios
Pulmón con pared lisa
Una curiosidad
• Rana punta de flecha: Es el anfibio más venenoso de
toda la Tierra. Esta rana exuda su veneno; es tan
potente que puede matar, con todo su veneno, a 1500
personas. Se llama “rana punta de flecha” porque los
nativos mojaban la punta de una flecha con su veneno
a la hora de cazar para matar al animal rápidamente.
También es llamada Rana del Dardo Dorado.
E.1.
ANFIBIOS Y REPTILES
• En los reptiles los pulmones son dos sacos con
una tabicación interna más desarrollada.
Desembocan en los bronquios, que tienen
también mayor nº de repliegues.
Pulmón tabicado
E.2. AVES
Los bronquios se subdividen en unas
estructuras muy finas llamadas
parabronquios, que se localizan en el
interior de la masa pulmonar, en donde
se verifica el intercambio gaseoso con la
sangre. Unas grandes expansiones, los
sacos aéreos fuerzan al aire a circular
por los parabronquios.
Pulmones
Sacos aéreos
El flujo de aire es unidireccional y a contracorriente con
la sangre. EL mecanismo de respiración se llama
BOMBA DE SUBCIÓN: la ventilación pulmonar ocurre
por la comprensión de los sacos aéreos por los
músculos de las alas.
E.3. MAMÍFEROS
Los pulmones tienen forman
cónica y descansan sobre el
diafragma.
El aire pasa por: fosas
nasales. faringe, laringe,
tráquea y bronquios hasta
llegar a los pulmones.
El intercambio gaseoso se
realiza en los alveolos
pulmonares, que están
envueltos por una tupida red de
capilares.
E.3. MAMÍFEROS
• Los movimientos respiratorios llevan el
aire hasta los alvéolos pulmonares, en
los que se produce un intercambio de
gases con la sangre de los capilares.
El aire que entra en el alvéolo tiene un
alto contenido de oxígeno y poco dióxido
de carbono, al contrario que la sangre
que llega a los alvéolos. De este modo, el
oxígeno del aire pasa del alvéolo a la
sangre y el dióxido de carbono de la
sangre pasa al alvéolo, que es expulsado
en la espiración.
La ventilación pulmonar en
mamíferos
¿Qué pulmones pertenecen a un
fumador?
2. EL INTECAMBIO DE GASES EN PLANTAS
2.1. Utilización de gases por las plantas.
Considerando la
fotosíntesis y la
respiración celular, el
balance neto es favorable
para la fotosíntesis: las
plantas producen más
oxígeno del que
consumen y consumen
más CO2 del que
producen.
Además, las plantas
eliminan el exceso de
agua en forma de vapor
mediante la transpiración.
2. EL INTECAMBIO DE GASES
EN PLANTAS
2.2. Estructuras que llevan a cabo el intercambio
El CO2 necesario para la
formación de compuestos
orgánicos es absorbido a través
de los estomas que se
encuentran principalmente en la
epidermis que recubre el envés
de las hojas. El dióxido de
carbono difunde hacia las células
donde se va a utilizar en la
fotosíntesis, y el oxígeno que se
desprende en dicho proceso
también es liberado a través de
los estomas por el mismo
mecanismo de difusión simple.
2.2. Estructuras que llevan a cabo el intercambio
• Los estomas están
formados por dos
células estomáticas
oclusivas (células
guardianas) que
mediante cambios de
turgencia controlan la
apertura o cierre del
orificio del estoma:
– Cuando están turgentes
se abre
– Cuando están flácidas se
cierra controlando así la
salida y entrada de
oxígeno, dióxido de
carbono y vapor de agua.
2.2. Estructuras que llevan a cabo el intercambio
• La apertura o cierre de los estomas está determinado
por la concentración de potasio, por la luz, por la
concentración de dióxido de carbono, por la acción de
las hormonas, por la temperatura y por la humedad del
suelo.
2.2. Estructuras que llevan a cabo el intercambio
• Lenticelas: Son porciones de la peridermis con ordenación
celular floja, a través de la cuáles también se produce el intercambio
gaseoso. Pueden encontrarse en ramas jóvenes, en raíces y en
algunos frutos como la manzana.
3. LA EXCRECIÓN
3.1. Homeostasis y excreción.
• Homeostasis: conjunto de mecanismos
por los que un organismo mantiene
constantes las propiedades y composición
del medio interno. La excreción es uno de
los mecanismos indispensables de la
homeostasis.
• Excreción: eliminación de las sustancias
tóxicas o innecesarias generadas por las
células.
3.1. Homeostasis y excreción.
• La excreción comprende tres procesos:
– Excreción de deshechos metabólicos.
– Regulación de la concentración de iones.
– Mantenimiento del balance hídrico.
3.2. Productos de excreción animal
3.2. Productos de excreción animal
Derivados nitrogenados
Animales amoniotélicos
Animales uricotélicos
Animales ureotélicos
Eliminan amoniaco (NH3), que aunque
es muy tóxico se diluye con rapidez
en el agua.
Excretan ácido úrico
que se forma en el hígado a partir
de amoniaco y otras sustancias
nitrogenadas.
Eliminan urea, que se forma en el
hígado a partir de restos nitrogenados
de aminoácidos y dióxido de carbono.
Anélidos acuáticos
3.2. Productos de excreción animal
Peces cartilaginosos
Insectos
Moluscos
Aves
Anfibios
Larvas de anfibios
Peces óseos
Reptiles
Mamíferos
3.3. Formación del producto de
excreción
• En los animales con aparato excretor, la
formación del producto de excreción
(orina) abarca tres procesos:
– Filtración de la sangre u otros líquidos del
cuerpo.
– Reabsorción de sustancias útlies.
– Secreción de sustancias de deshecho que se
incorporan a la orina.
3.4. Órganos de excreción en
invertebrados
• Cnidarios y esponjas eliminan
directamente al medio acuoso los residuos
del metabolismo.
• Los platelmintos: protonefridios.
• Los ánelidos y moluscos: metanefridios.
• Los insectos: túbulos de Malpighi
• Crustáceos: glándulas verdes
A. PROTONEFRIDIOS
Los protonefridios están
constituídos por una red
de tubos en cuyos
Célula flamígeraextremos se localizan las
células flamígeras
Núcleo
Flagelos
Poro excretor
B. METANEFRIDIOS
En cada segmento del animal hay una par de
metanefridios, que comienzan por una estructura en
forma de embudo que continúa por una largo y
sinuoso tubo en el segmento siguiente. Finalmente,
el tubo termina en un poro excretor por el que se
vierte la orina. Hay dos poros excretores por anillo.
Nefridioporo
Metanefridio
C. TÚBULOS DE MALPIGHI
Son un conjunto de tubos ciegos
conectados al aparato digestivo. El
ácido úrico pasa por transporte activo
desde el celoma hasta el interior de los
túbulos, mientras que el agua pasa por
difusión simple. De los túbulos la orina
en formación pasa al intestino, donde se
reabsorbe agua y precipita el ácido
úrico, el cual se elimina por el ano en
forma de deshecho sólido.
Intestino
Túbulos de
Malpighi
Ano
Extremo ciego
D. GLANDULAS VERDES
Aparecen en crustáceos. Se encuentran situadas debajo de
las antenas. Están formadas por un saco que recoge los
compuestos tóxicos y un largo tubo que termina en la vejiga,
que es una zona ensanchada donde se acumulan las
sustancias nitrogenadas, que se expulsan a través del
nefridioporo.
3.5. La excreción en vertebrados.(Mamíferos)
En vertebrados los
principales órganos
excretores son los riñones.
En mamíferos tienen forma
de habichuela. Por la parte
media de su concavidad
penetran las arterias
renales y salen las venas
renales y los uréteres.
Estos últimos desembocan
en la vejiga, encargada de
acumular la orina, que
saldrá al exterior a través
de la uretra.
A. PARTES DEL RIÑÓN
En cada riñon distinguimos:
•
•
La corteza: Presenta un
aspecto granuloso a simple
vista. Está formado por los
túbulos contorneados y los
corpúsculos de las nefronas.
La médula: es la zona más
interna del riñón. Está
formada por unas
estructuras piramidales
denominadas pirámides
renales o de Malpighi, de
aspecto fibroso, que están
constituidas por los túbulos
colectores y las asas de
Henle de las nefronas.
Los túbulos colectores
desembocan en los cálices,
y éstos en la pelvis renal.
B. LA NEFRONA
Son las unidades funcionales del
riñón.
Están formadas por un corpúsculo
renal y un túbulo renal.
• El corpúsculo renal
(corpúsculo de Malpighi) se
compone de una agrupación de
capilares denominada
glomérulo y de la cápsula de
Bowman, que forma como una
copa que rodea al glomérulo.
• El túbulo renal comienza en la
cápsula de Bowman y en él
pueden distinguirse tres zonas:
túbulo contorneado proximal,
asa de Henle (en forma de U) y
túbulo contorneado distal.
Éste último desemboca en un
túbulo colector, común a varias
nefronas.
B. LA NEFRONA
C. FORMACIÓN DE LA ORINA
La formación de la orina comprende tres procesos:
• Filtración: es un proceso no selectivo por el que la
mayor parte de los componentes del plasma pasan del
capilar glomerular a la cápsula de Bowman,
impulsados por la presión existente en los capilares
glomerulares.
• Reabsorción: la mayoría de las sustancias que se
han filtrado en el glomérulo son útiles por lo que son
reabsorbidos por difusión y transporte activo y vuelven
a la sangre en los capilares peritubulares.
• Secreción: Las sustancias de desecho que no han
podido ser filtradas y que quedan por lo tanto en la
sangre son transportadas activamente desde los
capilares peritubulares hacia el túbulo renal.
4. LA EXCRECIÓN EN LAS
PLANTAS
El metabolismo de las plantas es mucho menos activo y,
además, las sustancias nitrogenadas son recicladas y
reutilizadas en las planta. No obstante, en las plantas se
dan las siguientes actividades excretoras:
• Caída de las hojas
• Producción de aceites esenciales: látex, resinas
• Acumulación de algunas sutancias en forma de cristales,
como el oxalato cálcico.