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1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 1 UNIDAD 6. LA NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES 1.- Concepto de nutrición y de medio interno. 2.- La función digestiva. 2.1 El aparato digestivo de los invertebrados. 2.2 El aparato digestivo de los vertebrados. 3.- La función respiratoria. 3.1 La respiración en el medio acuático. 3.2 La respiración en el medio terrestre. 4.- Transporte de sustancias en los animales. 4.1 Sistema circulatorio abierto. 4.2 Sistema circulatorio cerrado. 5.- La excreción. 1.- CONCEPTO DE NUTRICIÓN Y DE MEDIO INTERNO. La nutrición es una de las actividades que caracterizan a los seres vivos, se puede definir como el conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos intercambian materia y energía con el exterior. Este continuo intercambio es necesario para el mantenimiento de las estructuras vitales de los seres vivos, para el crecimiento y desarrollo, y para la realización de todos los trabajos que tienen que hacer las células de los seres vivos. Los procesos de la nutrición se basan en como los seres vivos reciben, transforman y distribuyen, unas moléculas necesarias para que las células vivan, y que se llaman nutrientes1, para luego desechar los residuos que se generan de la actividad vital. Según la procedencia de los nutrientes, en los seres vivos se pueden establecer dos categorías de nutrición: Nutrición Autótrofa: es aquel tipo de nutrición en el que las plantas, las algas y algunas bacterias, pueden fabricarse sus propios requerimientos nutritivos, su propia comida, a través de procesos en los que integran la energía de la luz solar (fotosíntesis) o de reacciones químicas (quimiosíntesis) 1 Los nutrientes son las biomoléculas que vimos en temas anteriores (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, sales minerales y agua), que pueden tener una naturaleza energética, si su combustión emite energía para realizar un trabajo, plástica, si sirve para el crecimiento y reparación de los tejidos, o reguladora si controla las reacciones químicas de las células. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 2 para transformar la materia inorgánica (CO2 y H2O) en materia orgánica (glucosa y otros glúcidos). Nutrición Heterótrofa: es propia de los animales, los hongos y los protozoos, que son seres vivos que no pueden fabricarse sus nutrientes y que, por lo tanto, tienen que obtenerlos a través de otros seres vivos. En los seres vivos pluricelulares la nutrición es un proceso complejo en el que participan diversos aparatos ya que, por lo general los nutrientes no están accesibles para las células, por eso los seres vivos necesitan los siguientes aparatos que ayudan al proceso nutritivo: APARATO DIGESTIVO: rompe los alimentos que se toman, que están formados por moléculas grandes, en moléculas pequeñas capaces de atravesar las membranas de las células, en cuyo interior se van a integrar al metabolismo. APARATO CIRCULATORIO: distribuye los nutrientes una vez que han sido digeridos y el O2, hasta todos las células del organismo, y retira a su vez los productos de desecho del metabolismo celular. APARATO RESPIRATORIO: se encarga de realizar el intercambio de gases, introduce O2 y expulsa CO2 al exterior. APARATO EXCRETOR: depura de sustancias tóxicas el cuerpo de los animales, para que estas no se acumulen y pueden producir enfermedades. En cualquier caso las células de los animales pluricelulares no pueden realizar los intercambios con el medio ambiente de manera directa, por eso lo hacen con un líquido intersticial que las rodea, de este líquido toman las sustancias que necesitan y a este líquido expulsan las sustancias de desecho del metabolismo. El conjunto de líquidos que rodean todas las células del organismo se denomina Medio Interno. El medio interno debe renovarse continuamente, y a esta tarea contribuyen los diferentes aparatos que hemos visto antes. Todos los mecanismos que intentan mantener constante las características físicas y la composición química del medio interno se engloban dentro de la Homeostasis. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 3 2.- LA FUNCIÓN DIGESTIVA. Como ya hemos dicho la función digestiva significa el desmenuzar los alimentos, que están hechos de macromoléculas complejas, para transformarlos en nutrientes, que son moléculas sencillas, y de esta forma en las últimas porciones del tubo digestivo puedan absorberse por la sangre. La sangre distribuirá los nutrientes hasta el medio interno, de aquí las células se alimentarán. La función digestiva comporta cuatro procesos básicos: 1) Captura e Ingestión de los alimentos: Los animales pueden tomar el alimento de forma sólida y según su actividad a la hora de tomar el alimento se clasifican en: Micrófagos: los que recogen el alimento en forma de partículas y no seleccionan el alimento, son los filtradores, como las ballenas y los moluscos bivalvos. Macrófagos: ingieren el alimento de forma activa. Son los masticadores, que reducen el alimento hasta fragmentos pequeños mediante dientes o maxilas; engullidores, que ingieren presas de gran tamaño, como algunas aves, peces y serpientes, que incluso pueden extender sus mandíbulas; y los trituradores toman alimentos reduciéndolos s trozos muy pequeños, como los caracoles. Existen animales que se alimentan de forma líquida, tal es el caso de las mariposas que liban el néctar de las flores, los piojos de la sangre de los mamíferos, o los pulgones que se alimentan de los jugos de las plantas (savia elaborada). Dentro de estos animales están los parásitos que se clasifican en endoparásitos y ectoparásitos dependiendo que su acción tenga lugar en la superficie del huésped o en el interior del mismo. 2) Digestión: Son transformaciones mecánicas y químicas, estas últimas son las más importantes y se deben al ataque de enzimas2 que atacan los alimentos de forma específica reduciéndolos a partículas sencillas. El que los enzimas digestivos sean específicos quiere decir que cada enzima ataca solamente 2 Proteínas. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 4 unos determinados alimentos y no sirve apara atacar otros. El nombre de los enzimas suele terminar en –asa, amilasa rompe el almidón (polisacárido) en monosacáridos, lipasa rompe los lípidos, etc… La digestión puede ser intracelular, que tiene lugar en el interior de las células, gracias a enzimas que están encerrados en los lisosomas. Cuando las partículas están digeridas difunden los nutrientes a las células vecinas. Otra forma es la digestión extracelular que tiene lugar en una cavidad o conducto del organismo, es la más extendida entre los animales. Existen animales que tienen los dos tipos de digestión y se dice que la digestión es mixta. 3) Absorción: Es el paso de los nutrientes del tubo digestivo a la sangre, en los mamíferos tiene lugar en el intestino delgado. 4) Egestión: Es la expulsión de los productos que no han podido digerirse a lo largo del tubo digestivo, en la mayoría de los casos se produce por una abertura diferente a la de la boca, pero existen animales en los que sólo existe un orificio que sirve para la entrada de los alimentos y para la salida de los desechos. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 5 2.1. EL APARATO DIGESTIVO DE LOS INVERTEBRADOS Poríferos: Son las esponjas, animales sésiles3 que deben su nombre a la cantidad de poros que recorren su cuerpo. Su estructura corporales un saco ciego con una abertura que se llama ósculo. La superficie del interior del saco está tapizada por unas células llamadas coanocitos, que tienen unas expansiones a modo de cilios que crean una corriente y arrastran a la cavidad interna las partículas alimenticias, para que tenga lugar la digestión intracelular. Celentereos: son los pólipos y las medusas, que se trata del mismo animal en distintas fases de su desarrollo vital. Los pólipos son los corales, que se forman por la acumulación de su esqueleto externo calizo que crece con aspecto vegetal. Tienen digestión mixta, es decir parte extracelular y parte intracelular, alrededor de la boca tiene unos tentáculos con unas células cnidoblastos, que inyectan un líquido que mata o paraliza a las presas, y las digiere parcialmente, las partículas parcialmente digeridas 3 Pegados al sustrato, sin capacidad de movimiento. son fagocitadas por otras células de la cavidad gastrovascular. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 6 Moluscos: existen varios grupos de moluscos, los lamelibranquios o bivalvos son filtradores. Los cefalópodos (pulpos, calamares y sepia) tienen una estructura bucal formada por mandíbulas corneas, el “pico de loro” que sirve para despedazar las presas que han atrapado con sus tentáculos. Los gasterópodos (caracoles) tienen una lengua quitinosa que se llama rádula que va raspando los tallos y hojas vegetales, aparece como en los anteriores moluscos un órgano que segrega enzimas al intestino, es el hepatopancreas. Artrópodos: existe gran variedad de aparatos digestivos, en todos lo grupos hay una adaptación de las piezas bucales al alimento que ingieren. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 7 Es muy llamativa la adaptación de las piezas bucales al alimento en los insectos, por ejemplo la boca masticadora de los saltamontes, la boca chupadora de la mariposa, que tiene una pieza bucal llamada espiritrompa que desenrollan para chupar el néctar de las flores, y la boca picadora-suctora de los mosquitos. Equinodermos: Son las estrellas y los erizos de mar, lo más llamativo del aparato digestivo es la entrada de la boca a través de una estructura de cinco piezas masticadoras que se llama la linterna de Aristóteles. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 8 2.2 EL APARATO DIGESTIVO DE LOS VERTEBRADOS Vamos a tomar como referencia para su estudio, el aparto digestivo de la especie humana. El aparato digestivo es el conjunto de un tubo digestivo con dos aberturas, una de entrada y otra de salida, y unas glándulas llamadas glándulas anejas (glándulas salivares, hígado y páncreas) que segregan sus jugos gástricos al tubo para ayudar a la digestión de los alimentos. a) Cavidad Bucal: la entrada de la boca está en algunos animales ocupada por los labios como repliegues bucales, aunque en las aves existe un pico corneo muy duro que tiene diferente forma dependiendo del tipo de alimento que ingieran. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 9 Este apéndice también se encuentra en los reptiles quelonios (tortugas). Dentro de la boca pueden estar los dientes que son piezas duras que sirven para la trituración o digestión mecánica de los alimentos. El desarrollo de los dientes depende de la alimentación. El número y tipo de dientes varía en los grupos de vertebrados y se representa por la fórmula dentaria, en la especie humana la dentición definitiva se representa por la fórmula: 2123 2123 En la parte de arriba de este quebrado, que representa la mitad de la mandíbula superior, el primer número son los incisivos, el segundo son los caninos o colmillos, el tercer número son los premolares y el cuarto el número de molares. La parte de abajo es la mitad de la mandíbula inferior. El número total de dientes en la dentición definitiva es de 32. Además en la boca está la lengua que es un músculo donde reside el sentido del gusto, y además tiene la función de mezclar los alimentos entre si y con la saliva, además de facilitar el tránsito hacia el esófago. Las tres pares de glándulas salivares, submaxilares, sublinguales y parótidas, producen la saliva que contiene amilasa o ptialina, que es un primer enzima digestivo que degrada el almidón. Además la saliva sirve para mezclar los alimentos y para eliminar las rugosidades de éstos para que no erosionen la mucosa bucal. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 10 b) Faringe: es un tubo muscular que da paso a la siguiente porción del tubo digestivo, el esófago, pero también es entrada de aire al aparato respiratorio. A ambos lados de su pared posterior están las amígdalas, órganos que sirven para la maduración de los linfocitos. Debajo de la faringe hay un repliegue cartilaginoso perteneciente a la laringe que se llama epiglotis que tapa la glotis durante la deglución evitando que el alimento se introduzca en el aparato respiratorio. El reflejo de la deglución significa tragar el alimento, y está gobernado por un centro nervioso que se halla en el Bulbo Raquídeo. El proceso consiste en cerrar las fosas nasales levantando el velo del paladar, lo que evita que el bolo alimenticio se vaya hacia arriba, además la epiglotis tiene que cerrar la laringe, a la vez que se abre el esófago porque la laringe sube. Todo esto hace que el bolo alimenticio vaya al esófago y no a las vías respiratorias. c) Esófago: es un conducto recto que se mueve por contacto del bolo alimenticio con sus paredes, estos movimientos se llaman movimientos peristálticos, y se deben a las contracciones de los músculos de las paredes del esófago. El esófago en las aves presenta una dilatación llamada buche que sirve para almacenar alimento. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 11 d) Estómago: Es la porción más dilatada del tubo digestivo, su entrada se llama cardias (por su proximidad al corazón) y su salida píloro, en el estómago empieza la verdadera digestión, en su pared existen unas células glandulares que segregan HCl, necesario para la actuación de las enzimas gástricas, Pepsina, que rompe las proteínas en péptidos, el factor intrínseco que es necesario para la absorción de vitamina B12, y una secreción mucosa que impide el ataque del ácido clorhídrico a las paredes del estómago. En las aves el estómago tiene una expansión llamada molleja que es muy muscular, sus paredes se contraen y, junto con pequeñas piedras que toman con el pico, muelen los alimentos al carecer de dientes, por eso a este estómago también se le llama molino gástrico. Las aves además tienen un estómago glandular propiamente dicho. En ciertas aves como las lechuzas, todo aquello que no es digerido como las plumas, huesos, pelos, etc…, se regurgitan al exterior formando las egagrópilas. En los mamíferos rumiantes el estómago tiene cuatro compartimentos panza, redecilla, libro y cuajar. En la panza empieza la digestión de las hierbas, las bacterias y protozoos que habitan en este compartimento producen su fermentación, que produce gases como el CO2 y el CH4, en la redecilla se regurgitan pequeñas porciones a la boca donde se mastican, y vuelven a la panza donde empieza la fermentación. En el libro tiene lugar la absorción parcial de agua, y luego pasa al cuajar que es el verdadero estómago.1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 12 Como resultado de la actuación de los jugos gástricos, se forma una papilla de carácter ácido que va saliendo del estómago y pasa al intestino delgado, esta papilla se llama Quimo. En el estómago también se produce la absorción del alcohol y de las sales minerales. e) Intestino delgado: en la especie humana este tramo de tubo digestivo tiene tres partes el duodeno, el yeyuno y el ileon. La primera de las partes es la más interesante en cuanto a la digestión ya que en el duodeno El hígado segrega sales biliares que se acumulan en la Vesícula Biliar, la función de las sales biliares es la emulsión de las grasas, preparan los productos lipídicos para que se puedan atacar pro los enzimas del intestino. El 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 13 páncreas4 segrega el llamado Jugo Pancreático que es una mezcla de enzimas: la amilasa pancreática, lipasa, tripsina y quimiotripsina y nucleasas. El resultado de todos estos ataques es una papilla en donde ya están los nutrientes digeridos y, por tanto preparados para ser absorbidos, a este producto se le denomina Quilo. En el intestino delgado se produce la absorción, es decir el paso de los nutrientes desde la luz del intestino hasta la sangre, esto se produce porque la pared del intestino delgado tiene unos repliegues recorridos por vasos sanguíneos que se llaman Vellosidades Intestinales, que aumentan la superficie de absorción para que los productos de la digestión no se pierdan. Estas expansiones están tapizadas por un epitelio cuyas células, llamadas enterocitos, tienen a su vez otras expansiones que hacen que la superficie se aumente todavía más. Todos los productos pasan a la sangre excepto las grasas que pasan a los vasos quilíferos o linfáticos, extremos ciegos que forman parte del sistema linfático. 4 Como glándula mixta que es, también segrega a la sangre la insulina, una hormona que favorece la entrada de glucosa desde el torrente sanguíneo hacia las células. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 14 f ) Intestino grueso: El intestino delgado se une al grueso por la Válvula Ileocecal, que desemboca en la primera de las tres porciones del intestino grueso, el Ciego, del que sobresale una expansión a modo de dedo de guante que se llama Apéndice Vermiforme, después está el Colon, en donde tiene lugar la absorción de agua y empieza la compactación de las heces fecales. En este tramo de tubo digestivo es donde esta la flora intestinal, una serie de bacterias que ayudan a la digestión de la celulosa, y de restos proteicos y lipídicos. La importancia de la flora intestinal es que liberan Vitamina K y algunas del Complejo B, por lo que mejoran las defensas del organismo. Al avance de las heces fecales, que son los restos de alimentos que no se han podido digerir, contribuye la fibra, que está presente en las frutas, verduras y cereales integrales, además de prevenir el estreñimiento y la aparición de cáncer de Colon, produce sensación de saciedad, lo que evita la sobrealimentación, y además reduce la absorción del colesterol de los alimentos, lo que ayuda a impedir la aparición de enfermedades del aparato circulatorio. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 15 3.- LA FUNCIÓN RESPIRATORIA. En los seres vivos incluidas las plantas, existe la necesidad de respirar, pero el término respiración necesita una aclaración porque existen al menos dos tipos de respiración, Respiración interna: que tiene lugar en el interior de las células, y es un proceso que consiste en romper las moléculas de monosacáridos para obtener energía. Este proceso requiere O2 y en suma es el mecanismo por el que las células queman el combustible (la glucosa) y consiguen la energía que desprende esta reacción, para realizar cualquier trabajo, como residuo se genera CO2, que ha de expulsarse. Es un proceso inverso a la fotosíntesis. Respiración externa: responde a la idea que tenemos de la respiración, significa el conjunto de mecanismos por los cuales el O2 necesario para la respiración interna, se adentra en el organismo, a la vez que se expulsa el CO2 generado. 3.1 LA RESPIRACIÓN EN EL MEDIO ACUÁTICO. 3.1.1 LA RESPIRACIÓN CUTANEA. Se da en animales que viven en el agua o en ambientes muy húmedos. Tienen este tipo de respiración los anélidos, algunos artrópodos, algunas larvas acuáticas y los anfibios, aunque estos últimos también tienen pulmones. El intercambio de gases se hace a través de toda la superficie del animal, que suele tener la piel muy fina, irrigada de numerosos capilares sanguíneos. La piel siempre tiene que estar muy húmeda. En estos animales se da una relación Superficie/Volumen alta y una actividad metabólica baja. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 16 3.1.2 RESPIRACIÓN BRANQUIAL Se trata de unas expansiones membranosas muy irrigadas de sangre, por la gran cantidad de capilares sanguíneos que las recorren. Pueden ser: Branquias externas: como las de los tritones, salamandras, renacuajos de ranas y sapos, equinodermos, etc… La ventaja que tienen es que no necesitan ventilación para hacer circular el agua, pero el inconveniente es que al ser expansiones que sobresalen del cuerpo del animal, son frágiles y dificultan el desplazamiento de los animales que las poseen. Branquias internas: son características de los peces, aunque también las tienen los moluscos y los crustáceos. En los Peces Cartilaginosos el agua entra por unas aberturas que se llaman espiráculos y sale por cinco pares de hendiduras branquiales que poseen a ambos lados de la cabeza. En este viaje por el interior se intercambia el O2 y el CO2 de la sangre con el agua. En los Peces Óseos existen cuatro pares de branquias formadas por unas laminillas muy vascularizadas que se insertan en los arcos branquiales y se proyectan a una cavidad cerrada por una pieza llamada opérculo. Cuando el agua entra en la cavidad bucal, el opérculo se cierra y una válvula impide que el agua penetre en el tubo digestivo. El mecanismo por el que la sangre poco oxigenada se convierte en oxigenada es un Sistema Contracorriente. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 17 3.2 LA RESPIRACIÓN EN EL MEDIO TERRESTRE. 3.2.1 RESPIRACIÓN TRAQUEAL. Se da en los artrópodos terrestres, las traqueas es un sistema formado por una red de tubos que recorren el interior del animal, terminan en unos tubos más finos denominados traqueolas, que están llenas de un líquido en donde se produce el intercambio de gases con las células. El aire entra a través de unos orificios que recorren todo el cuerpo del animal, que se llaman estigmas o espiráculos. La ventilación se realiza gracias a los movimientos de todo el cuerpo del animal y a las contracciones de las traqueas. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 18 3.2.2 RESPIRACIÓN PULMONAR Los pulmones son sacos internos que se dan en los vertebrados terrestres5 (anfibios, reptiles, aves y mamíferos) y en los moluscos gasterópodos (caracoles). En los anfibios los pulmones se combinan con la respiración cutánea, por eso son sacos en donde no existen muchos tabiques. En los reptiles se aumenta la superficie de intercambio con algunos tabiques de más. En las aves los pulmones están conectados con unas expansiones huecas llamadas sacos aéreosque penetran en los huesos que son huecos, lo que contribuye a aligerar el peso del animal y favorecer por tanto el vuelo de las aves. El intercambio de gases se produce en los pulmones mientras que los sacos aéreos tienen aire de reserva. A la renovación del aire pulmonar, ayuda la contracción y la relajación de los sacos aéreos que se ayudan por las alas y por los músculos intercostales. 5 Los peces ya hemos visto que tienen branquias aunque existen unos que viven en la interfase aire-agua que tienen pulmones. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 19 En los mamíferos los pulmones se alojan en la caja torácica. La traquea se bifurca en dos ramas llamadas bronquios, que se van ramificando como si de un árbol se tratara en los bronquiolos, los más distales penetran en unos espacios llamados alveolos pulmonares, que son los espacios donde va a tener lugar el intercambio gaseoso. 1) La ventilación pulmonar: consiste en la renovación del aire de los pulmones, se caracteriza por dos movimientos: Inspiración que significa una expansión de los pulmones para que entre el aire atmosférico, la caja torácica aumenta de tamaño por la contracción de los músculos intercostales y la contracción del diafragma que aplasta el abdomen hacia abajo. El aire se adentra a los pulmones porque dentro hay menos presión, el aire siempre va desde donde hay más a donde hay menos presión. Espiración, los pulmones disminuyen de volumen y el aire se expulsa de los pulmones hacia fuera. El diafragma y los músculos intercostales se relajan, esto produce una reducción del volumen pulmonar, lo que hace que la presión en los pulmones se eleve y salga el aire. Los pulmones se deslizan dentro de la caja torácica por que son elásticos y no se dañan porque están recubiertos de unas membranas que se llaman pleuras, que encierran un líquido pleural en su interior. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 20 La ventilación pulmonar está regulada por el CENTRO RESPIRATORIO, un centro nervioso que se encuentra en el Bulbo Raquídeo. 2) El intercambio de gases: ocurre en los alveolos pulmonares. En la inspiración el aire contiene más O2 que entra en la sangre por difusión, los glóbulos rojos atrapan ese O2. Por el contrario el CO2 que es más abundante en la sangre, pasa de ésta al alveolo. Con esto se produce la espiración que se lleva hacia fuera del cuerpo el aire más cargado de CO2 y con menos O2 del que entró. La sangre queda purificada con más O2 y menos CO2. En los tejidos del organismo ocurre lo contrario que en los alveolos, es decir, el O2 se cede de la sangre al líquido intersticial, y de este líquido se recoge el CO2 procedente del metabolismo de las células. 4. EL TRANSPORTE SUSTANCIAS EN LOS ANIMALES Ya hemos dicho que todas las células del organismo necesitan un continuo aporte de nutrientes y oxígeno, así como la eliminación, igualmente constante de sus productos de desecho. En los animales acuáticos de organización sencilla, como las esponjas y celentereos (pólipos y medusas), no hace falta ninguna estructura especializada ya que los mecanismos se realizan por difusión simple, a través de sus células. Sin embargo a medida que los animales aumentan de tamaño y complican su organización, necesitan un verdadero sistema de transporte 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 21 especializado que es un Aparato Circulatorio más o menos complejo. El aparato circulatorio consta de un órgano impulsor, el corazón, un sistema de tubos que son los vasos sanguíneos, por el que circula un líquido que se llama sangre y linfa en los vertebrados, hemolinfa en los invertebrados superiores e hidrolinfa en los equinodermos. 4.1 Sistema circulatorio abierto. Son típicos de artrópodos y moluscos no cefalópodos (caracoles, mejillones, etc…) Los vasos sanguíneos no forman un circuito completo, sino que la sangre sale de ellos y empapa las cavidades del cuerpo, retornando al corazón. En ocasiones ni siquiera existen vasos sanguíneos y la sangre entra y sale directamente del corazón. 4.2 Sistema circulatorio cerrado. La sangre circula siempre por el interior de los vasos sanguíneos, se da en los moluscos cefalópodos, los anélidos y los vertebrados. En los vertebrados el Sistema Circulatorio consta de una bomba impulsora que se llama CORAZÓN, un sistema de vasos sanguíneos conectados que entran al corazón que se llaman ARTERIAS y otros que salen del corazón que se laman VENAS, y el tejido líquido de células y plasma que conocemos como sangre. SISTEMA CIRCULATORIO = CORAZÓN+VASOS SANGUÍNEOS+SANGRE 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 22 El corazón humano Está formado por dos cámaras que reciben la sangre procedente de los tejidos y de los pulmones que se llaman aurículas, que se comunican con uno o dos ventrículos, éstos bombean la sangre hacia fuera del corazón por las arterias. Como modelo veremos el corazón de los mamíferos, y más concretamente el de la especie humana que es un corazón con cuatro cámaras, conectadas dos a dos, la aurícula derecha se une al ventrículo derecho a través de una válvula auriculoventricular llamada tricúspide, mientras que la aurícula izquierda se comunica con el ventrículo izquierdo a través de una válvula llamada mitral o bicúspide. Ambas válvulas impiden que la sangre retorne de los ventrículos a las aurículas cuando se produce la sístole 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 23 ventricular (contracción de los ventrículos). Cuando la sangre después de la sístole auricular (contracción de las aurículas) tiende a retornar a las aurículas, las válvulas tricúspide y mitral se cierran, provocando el primer ruido cardiaco. Los vasos que entran al corazón se llaman venas y los hacen a las aurículas, la denominación de vena no quiere decir que lleve sangre desoxigenada. A la aurícula derecha llegan las venas cavas inferior y superior. A la aurícula izquierda llegan las venas pulmonares, son cuatro dos proceden de cada pulmón. Los vasos que salen de los ventrículos se llaman arterias, y tienen unas válvulas semilunares que impiden el retorno de la sangre después de que ha salido del corazón. Cuando la sangre sale de los ventrículos después de la sístole ventricular (contracción de los ventrículos), tiende a regresar por gravedad a los ventrículos y entonces las válvulas semilunares se cierran provocando el segundo de los ruidos cardiacos. La arteria que sale del ventrículo derecho se llama Arteria Pulmonar porque va a los pulmones a oxigenar la sangre, mientras que la que sale del ventrículo izquierdo se llama Arteria Aorta, que forma una curva llamada Cayado de la Aorta que desciende a todo el cuerpo, de la Aorta salen ramificaciones hacia la cabeza y los brazos. El tejido muscular del corazón se llama miocardio y es mucho más prominente en los ventrículos que en las aurículas. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 24 Anatomía comparada del Corazón de los vertebrados: 1) Corazón de dos cámaras: propio de los peces, solamente consta de una aurícula y un ventrículo. Del ventrículo sale la Arteria Aorta que se ramifica para llegar a las branquias donde la sangre se oxigena para regar todos los tejidos del cuerpo, donde se desoxigena y llega de nuevo a la aurícula del corazón. Tienen circulación simple porque hay un solo circuito, y completaporque no hay mezcla de sangres oxigenada y desoxigenada, 2) Corazón de tres cámaras: es propio de los anfibios y reptiles. Consta de dos aurículas y un solo ventrículo. La aurícula derecha recibe la sangre pobre en oxígeno del cuerpo y la izquierda, la sangre oxigenada procedente de los pulmones. Ambos tipos de sangre pasan al único ventrículo, por lo que se mezclan. Por eso se dice que es incompleta. Existe un circuito menor o pulmonar y un circuito mayor o sistémico, por eso se dice que es doble. 3) Corazón con cuatro cámaras: Es propio de aves y mamíferos. El corazón consta de dos aurículas y dos ventrículos. La circulación es doble (dos circuitos) y completa, ya que no existe mezcla de sangres. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 25 El Sistema Linfático: Es un sistema que está en todos los vertebrados, este se encarga de recoger el líquido intersticial retirando de él algunas sustancias, como proteínas, que devuelve a la sangre, y de transportar las grasas absorbidas en el intestino. La linfa es un líquido que no lleva glóbulos rojos, pero sí algunos glóbulos blancos del sistema inmunitario que se producen en los ganglios linfáticos. La circulación linfática se realiza sin órganos propulsores, siendo las contracciones de los vasos linfáticos y los movimientos corporales quienes la impulsan. 5.- LA EXCRECIÓN. Las reacciones metabólicas que ocurren en las células del organismo generan moléculas de desecho que son expulsadas al medio interno que rodea a las células. Las principales son: El CO2, la urea y el ácido úrico procedentes de la destrucción de las proteínas y de los ácidos nucleicos. Estas moléculas deben ser eliminadas del medio interno ya que su acumulación acarrearía graves perjuicios para el organismo. Para esto los animales han desarrollado diferentes estructuras de las que veremos las más importantes. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 26 5.1 ESTRUCTURAS DE EXCRECIÓN EN INVERTEBRADOS: Protonefridios: son propios de platelmintos (gusanos planos) y constan de una serie de túbulos muy ramificados cuyos extremos internos están cerrados. Las sustancias de desecho penetran en estos túbulos y salen al exterior por estos poros excretores. Metanefridios: aparecen en los anélidos y los moluscos, y se trata de unos túmulos abiertos por los dos extremos. En un extremo tienen un embudo ciliado que recoge los líquidos corporales, que salen al exterior a través de poros excretores. Tubos de Malpighi: son los órganos excretores de los insectos. Se trata de unos tubos finos cerrados por un extremo, que desembocan por el otro en el intestino, donde vierten los productos de desecho que han recogido del torrente sanguíneo. Glándulas antenales o glándulas verdes: son los órganos excretores de los crustáceos. 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 27 5.2 ESTRUCTURAS DE EXCRECIÓN EN VERTEBRADOS: Básicamente estudiaremos los riñones, que forman parte del llamado Aparato Urinario, aunque también interviene en la excreción el aparato respiratorio, que como hemos visto se encarga de eliminar el CO2; el hígado que elimina al tubo digestivo los productos resultantes de la destrucción de la hemoglobina en los glóbulos rojos viejos; y las glándulas sudoríparas, que se encuentran en la piel y producen sudor, cuya evaporación permite refrigerar la piel cuando la temperatura es alta. El Aparato Urinario está formado por dos riñones en donde va a tener lugar la filtración de la sangre, de los que salen unos tubos llamados Uréteres, que desembocan en la Vejiga Urinaria, órgano que almacena la orina que se distiende a medida que esta se acumula. Al llegar a cierto estado, la vejiga se contrae y descarga su contenido al exterior a través de la Uretra. La uretra termina de forma diferente en el hombre y en la mujer. En el primer caso, se une en su tramo final con un conducto del aparato reproductor, con lo que además de conducir la orina desde la vejiga al exterior del organismo, sirve también para expulsar el semen. En el caso de la mujer, sin embargo, la uretra es un conducto independiente del aparato reproductor. ¿Cómo se produce la orina? En los riñones se distinguen dos partes la Corteza, que es la parte exterior y la Médula en la que se encuentran las unidades funcionales del riñón, que se llaman nefronas. Cada nefrona empieza en una especie de cáliz hueco llamado Cápsula de Bowman, que envuelve a un apelotonamiento de capilares llamado glomérulo de Malpighi. La presión sanguínea existente en los 1º de BACHILLERATO. UNIDAD 6 Departamento de Biología y Geología del IES Diego Tortosa de Cieza. 28 capilares del glomérulo fuerza la salida de agua y de otras moléculas de bajo peso molecular hacia la cápsula de Bowman, pero no de células. Se realiza un filtrado no selectivo, primer paso para la formación de la orina. Posteriormente en el Túbulo Contorneado Proximal y en el Asa de Henle, se produce la reabsorción tubular de la mayor parte de las moléculas filtradas anteriormente. En el Túbulo Contorneado Distal se produce la secreción de otras sustancias, y el producto final es la orina.
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