Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-39

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C i r c u l a c i ó n 6 2 7
Com ponentes d d p lasm a
( a l r e d e d o r d e 5 5 % d e l v o l u m e n d e l a s a n g r e )
Funciones
A gua D i s u e l v e o t r o s c o m p o n e n t e s ; d a a l a s a n g r e s u f l u i d e z
P ro te ín as p rin cip a l as
A l b ú m i n a M a n t i e n e l a p r e s i ó n o s m ó t i c a d e l a s a n g r e ; u n e y t r a n s p o r t a a l g u n a s h o r m o n a s y 
á c i d o s g r a s o s
C l o b u l í n a s S i r v e n c o m o a n t i c u e r p o s q u e c o m b a t e n I n f e c c i o n e s ; u n e n y t r a n s p o r t a n a l g u n a s 
h o r m o n a s . I o n e s y o t r a s m o l é c u l a s
F i b r i n ó g e n o D e a l a f i b r i n a , q u e p r o m u e v e l a c o a g u l a c i ó n
Io n es ( s o d i o , p o t a s i o , c a l d o , m a g n e s i o , c l o r u r o , b i c a r b o n a t o , 
h i d r ó g e n o )
M a n t i e n e n e l p H ; p e r m i t e n l a a c t i v i d a d n e u r o n a ! ; p e r m i t e n l a c o n t r a c c i ó n m u s c u l a r ; 
f a c i l i t a n l a a c t i v i d a d e n z i m á t i c a
N utrim entos ( a z ú c a r e s s i m p l e s , a m i n o á c i d o s , « p i d o s , 
v i t a m i n a s , o x i g e n o )
P r o p o r c i o n a n l o s m a t e r i a l e s p a r a e l m e t a b o l i s m o c e l u l a r
D esechos ( u r e a , d i ó x i d o d e c a r b o n o , a m o n i a c o ) P r o d u c t o s s e c u n d a r i o s d e l m e t a b o l i s m o c e l u l a r q u e s o n t r a n s p o r t a d o s e n l a s a n g r e 
h a c i a l o s s i t i o s d e e l i m i n a c i ó n
Horm onas M o l é c u l a s d e s e ñ a l i z a c i ó n q u e s o n t r a n s p o r t a d a s e n l a s a n g r e a s u s c é l u l a s m e t a
Com ponentes rd ad o n ad o s con la s cd u la s
( a l r e d e d o r d e 4 5 % d e l v o l u m e n d e l a s a n g r e )
Funciones
E ritro c ito s ( 5 . 0 0 0 , 0 0 0 p o r m m ' ) T r a n s p o r t a n o x i g e n o
Leucocito s ( 5 , 0 0 0 a 1 0 , 0 0 0 p o r m m ’ ) T o d o s c o m b a t e n i n f e c c i o n e s y e n f e r m e d a d e s
N e u t r ó f l l o s F a g o c l t a n y d e s t r u y e n a l a s b a c t e r i a s
E o s i n ó f l í o s M a t a n a l o s p a r á s i t o s
B a s ó f l l o s P r o d u c e n I n f l a m a c i ó n
l l n f o c i t o s D e a n u n a r e s p u e s t a I n m u n o l ó g i c a
M o r o e m o s M a d u r a n e n m a c r ó f a g o s , q u e f a g o o t a n l o s d e s e c h o s , l a s c é l u l a s y m o l é c u l a s 
e x t r a ñ a s
Plaq u e tas ( 2 5 0 . 0 0 0 p o r m m * ) E s e n c i a l e s p a r a l a c o a g u l a c i ó n
p l I de la sangre, m ientras q u e otros so n e tenaa les para e l func io ­
nam ien to d e las célu las nerviosas y m usculares o enzim as.
la s proteínas d e l p lasm a so n las m oléculas d isueitas más 
abundantes por peso, la s tres proteínas p lasm áticas m ás com unes 
son a lbú m ina , g lobu linas y fibrinógeno. La albúm ina ayuda a m an ­
tener la p res ión osm ótica d e la sangre, evitando a s í que se esparza 
dem asiado líq u id o d e l p lasm a a través d e las paredes capilares. A l­
gunas g lobulinas san anticuerpos q ue desem peñan un a función 
im portante e n la respuesta inm u n ita ria (léanse las páginas 6 9 8 y 
699 ). O tras g lobu linas con tribuyen a la coagu lación y un as más 
se unen en tre s í y transportan sustancias im portantes q ue n o se 
disuelven e n e l p lasm a acuoso, inc lu id as ciertas horm onas, v itam i­
nas y ácidos grasos. E l fib rinógeno es im portante e n la coagulación 
sanguínea, proceso q ue se describe m ás ade lan te e n este cap ítu lo .
Los com ponentes sanguíneos basados en 
las células se form an en la m édula ósea
La sangre con tiene tres com ponentes basados e n las células: g lóbu­
los rojos, g lób u lo s b lancos y p laquetas. S ó lo los glóbulos b lancos 
son cé lu las funcionales com p letas.Técn icam ente, los g lób u lo s ro ­
jos m aduros n o so n célu las porque n o tienen núcleo; lo p ierden 
durante su desarro llo . Las plaquetas d e h e ch o so n pequeños frag­
m entos d e células. Ix * tres com ponentes se o rig inan de las célu­
las m adre sanguíneas q ue residen e n la m édu la ósea. Las cé lu la s 
m a d re son células n o especializadas q ue se pueden d iv id ir para 
p rod uc ir célu las precursoras capaces de m adurar e n u n o o m ás t i­
pos de célu las especializadas.
Los glóbulos ro jos transportan oxígeno 
de b s pulm ones a b s tejidos
A lrededor d e 9 9 % d e las células sanguíneas y casi 4 5 % d e l total 
d e vo lu m en san g u íneo consta d e g lób u lo s rojos q ue transportan 
oxígeno, tam b ién conocidos co m o o fc ro d to s . U n g lób u lo ro jo 
tiene la fo rm a d e un a bolita de p lastilina ap lastada entre los dedos 
p u lgar e índ ice (R G U R A 32-8*). Esta forma, resultante de la p érd i­
da d e l núcleo celu la r durante su desarrol lo , p roporciona u n área de 
superficie m ayor que la q ue tendría un a célu la esférica con e l m is­
m o vo lum en ; esto au m enta la hab ilid ad d e l eritrocito d e absorber 
y liberar oxígeno a través d e su m em brana plasm ática.
E l c o lo r ro jo d e los eritrocitos se debe a la p rote ína que 
con tiene h ie rro : la h e m o g lo b in a (R G U R A 32-9; véase ta m b ié n la 
figura 3-20), la cu a l transporta casi to d o e l oxígeno q ue lleva 
b sangre. Cada m o lécu la d e h em o g lob ina puede u n ir y transpo r­
tar n u t r o m o lécu las d e oxigeno, un a e n cada g ru p o h e m o (los 
d iscos ro jos e n la figura 32-9). La h em o g lob ina adopta un co lo r 
ro jo cereza b r illan te al un irse con el ox ígeno y un c o lo r ro jo más 
oscuro al lib erarlo , d a n d o a la sangre desoxigenada un aspecto 
azuloso cuando se ve e n las venas d eb a jo d e la p iel. Es p o r e llo 
que los d iagram as por lo co m ú n representan los vasos que trans­
portan sangre ox igenada de co lo r ro jo (to das las arterias, excepto 
b s p u lm on ares ) y los vasos q ue transpo rtan sangre desoxigenada 
de c o lo r azu l (to das las venas, excepto las pu lm on ares ). La h e m o ­
g lob ina se un e lib rem en te al oxígeno, lo recoge e n los capilares 
ib los pu lm ones, d o n d e la concentración d e oxígeno es alta, y 
lo libera e n otros te jido s d e l cuerpo d o n d e la concentración de
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6 2 8 A i u i o m ú y f i s i o l o g í a a n i m a l
E s tu d io de ca so c o n t i n u a c i ó n
C o rre r con el corazón
Los investigadores han demostrado que las v ictim as de 
Insuficiencia cardiaca a menudo tienen niveles elevados 
de eritropoyetina, con el grado d e Incremento de la hormona 
correlacionado con la gravedad de la falla cardiaca, y a que 
su cuerpo trata d e compensar la falta de oxigeno que llega a 
los tejidos. La administración d e eritropoyetina adicional a los 
pacientes con Insuficiencia cardiaca puede m ejorar su condición.
A R G U R A 32-9 H e m o g l o b i n a
oxigeno es m ás baja . La fu n c ió n d e la sangre e n e l in te rcam b io de 
gises se ana liza con m ayor d eta lle e n e l cap itu lo 33.
Los eritrocitos tienen un p rom ed io d e v id a de alrededor de 
cuatro meses. Cada segundo, m ás d e dos m illo nes d e g lóbulos ro- 
p s ( 1 0 0 m il m illo nes al d ía ) m ueren y so n reem plazados p o r otros 
nuevos d e la m édu la ósea. Los macrófagos (litera lm ente, 'g randes 
co m ed ores ') so n g lóbulos b lancos alm acenados e n e l bazo e h i ­
p id o q ue fagodtan y descom ponen los g lób u lo s rojos m uertos. El 
h ierro d e los eritrocitos regresa a la m édu la ósea, donde se reutiliza 
m la síntesis d e Li hem og lob ina para lacreación d e nuevos g lób u ­
los rojos. A unque este proceso d e reciclaje es eficiente, se pierde 
algo d e h ie rro duran te e l sangrado d e u n a h e rid a o d e la menstrua- 
d ó n (en las m ujeres) y todos los d ias se excretan pequeñas can tida ­
des en las heces. Po r e llo , la dieta debe con tener hierro.
L a retroalim entadón negativa regula el número 
de g lóbu los rojos
0 núm ero de glóbulos ro jos e n la sangre determ ina la cantidad de 
u u g en o q ue ésta puede transportar, y e l conteo d e g lóbulos rojos 
fe m antiene m ed ian te u n sistem a d e retroalim entación negativa 
que invo lucra a la h o rm o n a e r i t r o p o y e t i n a ( F . P O ) . lo s riñones 
producen la eritropoyetina y ésta es liberada en la sangre co m o 
respuesta a la d e f id e n d a d e oxigeno (F IG U R A 32-10). Esta falta
A F I G U R A 3 2 - 1 0 R e g u l a d ó n d e l o s g l ó b u l o s r o j o s m e d i a n t e 
l a r e t r o a l i m e n t a d ó n n e g a t i v a
F R E G U N T A Algunos atletas de resistencia hacen trampa 
inyectándose altas dosis d e eritropoyetina. ¿De qué manera esto les 
cta una ventaja com petitiva?
d e oxigeno puede se r causada p o r pérdida d e sangre, p rod ued ón 
insuficiente de hem og lob ina, altitud elevada (d o n d e hay m enos 
oxígeno d isp o n ib le ) o enferm edades pulm onares e insuficiencia 
cardiaca, lo cual in terfiere co n e l in te rcam bio d e gases e n los pu l­
m ones. l a eritropoyetina estim ula la p rod ued ón rápida d e nuevos 
g lóbulos rojos por parte d e la m édu la ósea. A l restaurar e l n ive l de 
oxígeno, la p roduedón d e eritropoyetina d ism in uye y el índ ice 
d e p rod ued ón d e glóbulos ro jos vu e lve a la norm alidad .
Los g lób u b s blancos defienden a l cuerpo 
contra enferm edades
licisten d n c o tipos de glóbulos b lancos, tam b ién llam ados l e u c o ­
c i t o s : neutrófilos, eosinófilos, basófilos, linfoduxs y m onod tos 
(F IG U R A 32-8b; véase tam b ién la tab la 32-1). S u periodo de vida 
varia d e unas horas a varios años, y juntos constituyen m enos de 
l % d e la p o rd ó n ce lu lar d e la sangre. Los g lóbulos b lancos ayudan 
a proteger a l cuerpo contra enferm edades. Po r e jem p lo , los m o no ­
d tos entran a los tejidos y se transform an e n macrófagos. E n las 
heridas, fagodtan bacterias (R G U R A 32-11) y desechos celulares.
A F I G U R A 32-11 U n g l ó b u l o b l a n c o a t a c a a u n a b a c t e r i a En
esta micrografia SEM con colores falsos, la célu la azul grande (un 
macrófago) formó extensiones de su citoplasma que fagodtan a la 
b aae ria Intestinal Escherlch la co li (pequeñas estructuras verdes). 
Algunas form as de esta b aae ria Intestinal pueden provocar 
enfermedades si entran en el flujo sanguíneo.
estim ula
^^e stim u la
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C i r c u l a c i ó n 6 2 9
O L a s cé lu las d añadas y 
b s p laquetas activadas 
iboron su stancias quím icos 
que convierten la protrom bina 
a i la enzim a trom beia
A R G U R A 32*12 C o a g u la c ió n s a n g u ín e a E l t e j i d o l e s i o n a d o y l a s p l a q u e t a s q u e s e a d h i e r e n c a u s a n u n a s e r l e d e r e a c c i o n e s 
b i o q u í m i c a s e n t r e l a s p r o t e í n a s s a n g u í n e a s q u e d a n l u g a r a l a f o r m a c i ó n d e c o á g u l o s . A q u í s e m u e s t r a u n a s e c u e n c i a s i m p l i f i c a d a .
C o m o se m enc ion ó antes, los macrófagos e n e l bazo e h ígado des­
truyen los g lóbulos rojos muertos.
Las p laquetas son fragm entos celulares 
que ayudan en la coagulación sanguínea 
Las p la q u e ta s son partes de células grandes llam adas m ega «ario - 
c ito s que perm anecen e n la m édu la ósea, d o n d e desprenden tro­
zos d e citop lasm a cubiertos por un a m em brana para fo rm ar pla­
quetas (R G U R A 32*8c). la s plaquetas entran e n la sangre donde 
desem peñan un a fu n d ó n esend a l e n la coagu lación y sobreviven 
ap roxim adam ente 1 0 días.
L a c o a g u l a c i ó n t a p a l o s v a s o s s a n g u í n e o s d a ñ a d o s 
L a « n a g u la d ó n s a n g u ín e a es u n p roceso co m p le jo que protege 
a los an im a les d e la pérd ida de cantidades excesivas d e sangre, n o 
só lo d eb id o a a lg ún traum atism o, s in o por e l desgaste m enor que 
ocu rre con las actividades norm ales. 1.a coagu lación in ic ia cuando 
la sangre entra e n con tacto con e l te jido lesionado; por e jem p lo , 
un a ruptura e n la pared d e un vaso sanguíneo . La ruptura expone 
la proteína de co lágeno que perm ite la adhesión d e las plaquetas, 
fo rm an d o u n tapón plaquetaria q ue b lo qu ea de m anera parcial la 
abertura (R G U R A 32*12 O ) Ia s p laquetas q ue se adhieren y las 
célu las q ue se rom pen liberan un a variedad d e sustancias, l o que 
da in ic io a complejas secuencias d e reacciones en tre las proteínas 
p lasm áticas circuíanles. U n resu ltado im portan te d e estas reaccio­
nes es la producción d e la enz im a tro m b ln a a partir d e su forma 
inactiva: la p rotrom b ina (R G U R A 32-12 0 ) La trom b ina cataliza 
la conversión d e la p rote íaa so lub le e n e l p lasm a fih rin ó g e n o en 
cadenas inso lub lesde una proteina llam ada fib rin a , la s cadenas de 
fibrina se adh ieren entre s í fo rm ando un a red fibrosa alrededor 
d e las p laquetas agregadas (R G U R A 32*12 O ) .
Esta red d e proteínas atrapa los g lób u lo s (so b re to d o los 
e ritroc itos) y m ás plaquetas (R G U R A 32*13), lo q u e au m enta la 
d ensidad d e l coágu lo . Las plaquetas q ue se adh ieren a la m asa fi­
b rosa en v ían p royecc iones pegajosas q ue se su je tan en tre s í. Lue ­
go, las p laquetas se con traen y se estira m ás la red d e fib rina, lo 
q ue obliga la sa lid a d e l líq u id o . Este proceso genera u n coágu lo
A R G U R A 3 2 - 1 3 U n co á g u lo E n e s t a m i c r o g r a f i a S E M c o n 
c o l o r e s f a l s o s , l a s p r o t e í n a s d e f i b r i n a c o n f o r m a d e h e b r a s 
p r o d u c e n u n a m a s a p e g a j o s a y e n m a r a ñ a d a q u e a t r a p a l o s g l ó b u l o s 
y , c o n e l t i e m p o , f o r m a u n c o á g u l o .
más resistente y denso (e n la p ie l se conoce co m o cicatriz ) y tam ­
b ién co m p rim e la herida a l acercar m ás las superficies dañadas y 
estim u lar a s í q ue la les ió n sane.
3 2 .4 ¿C U Á L E S SO N LO S T IP O S Y FU N C IO N E S 
D E LO S V A SO S S A N G U ÍN E O S ?
la sangre circu la por todo e l cuerpo dentro d e un a red d e conduc­
tos o vasos sanguíneos; a lgunos de los vasos sanguíneos p rin c ipa ­
les del sistem a circulatorio h u m an o se encuentran ilustrados e n la 
R G U R A 32*14. L a sangre q u e sale del corazón v ia ja d e las arterias a 
las arteriolas y los capilares, luego llega a las vénu las y, por últim o, 
a las venas, q ue la regresan a l corazón. A excepción d e los cap ila ­
res, los vasos sangu íneos tienen un a estructura fundam entalm ente 
sim ilar, con tres capas celulares. Los vasos sanguíneos están recu- 
b iertos co n célu las endoteiiales (u n tipo d e cé lu la ep ite lia l; léanse
ló b u lo tojo
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6 3 0 A i u i o m ú y f i s i o l o g í a a n i m a l
w m a y u g u l a r 
a j r t a *« . p u l m o n a r 
c o p i l a r o s 
p u l m o n a r e s
v e n a c a v a 
s u p e r i o r
M F IG U R A 32-14 E l s is te m a c irc u la to r io h u m a n o La mayor 
parte d e las arterias «lado Izquierdo de la figura» transportan 
sangre oxigenada del corazón, y la m ayor parte d e las venas (lado 
derecho de la figura) conducen sangre desoxigenada al corazón, 
la s arterias pulmonares «que transportan sangre desoxigenada) 
y las venas pulmonares (que llevan sangre oxigenada) son las únicas 
excepciones. Todos los órganos reciben sangre de las arterias, 
la regresan a través de las venas y se nutren mediante capilares 
m icroscópicos. Los capilares pulmonares aparecen mucho más 
grandes de lo que son en realidad.
las páginas 6 0 8 a 6 1 0 ) , p ero las paredes capilares consisten d e una 
so la capa de células endote lia les . Los vasos m ás grandes, inc lu idas 
arterias, arteriolas, venas y vénulas, tienen dos capas d e células adi­
cionales; la segunda capa está con form ada d e células de m úsculos 
lisos y la capa m ás exterior es le jido conectivo. 1.a F IG U R A 32-15 
m uestra la estructura d e estos vasos.
¿Q u é sucede a ta n d o los vasos sangu íneos se ro m pen , se 
adelgazan d eb id o a depósitos d e co lestero l o quedan b loqueados 
p o r coágu los, im p id ie n d o e l p aso del rio ríe v id a f En ‘ G u a rd ián de 
la sa lud : ¿C ó m o reparar corazones en fe rm os?, pág inas 632 y 633, 
se ana lizan estas preguntas.
Las arterias y arterio las transportan la sangre 
fuera del corazón
la s arterias transportan la sangre fuera del corazón, la s paredes de 
estos vasos son m ás gruesas y m u cho m ás elásticas q ue las d e las 
w n a s (utase la figura 32-15). Las arterias se expanden ligeram en­
te con cada o leada de sangre d e los ventrículos, co m o globos con 
paredes gmesas. M ientras sus paredes elásticas regresan a su forma 
orig ina l entre cada latido, las arterias ayud an a b om bear la sangre 
y la m an tienen flu yen d o d e m anera con tin ua hacia los vasos más 
pequeños. la s arterías se ram ifican e n vasos d e un d iám etro m e n o r 
llam ados a r te r io la s , q ue desem peñan un a fu n c ió n im portante al 
determ inar de q ué m anera se distribuye la sangre e n e l organism o, 
co m o se describe m ás adelante.
Los capilares perm iten e l intercam bio 
de nutrim entos y desechos
las arteriolas transportan la sangre e n elaboradas redes d e ca p ila re s 
d im inu tos ( véase la figura 32-15, cen tro ), q ue son vasos delgados 
y m icroscópicos. U n a fu n d ó n im portante d d sistem a circulatorio 
es perm itir q ue las células corporales ind ividuales intercam bien 
nutrim entos y desechos con la sangre m ed ian te la d ifusión, y los 
capilares so n los ún icos vasos en los q ue puede ocurrir este inter­
cam bio. So n tan angostos, q ue los glóbulos rojos deben pasar por 
d io s e n un a so la fila (H G U R A 32-16); tam b ién son U n num erosos, 
q ue la m ayoría d e las células corporales n o m id e n m ás d e 1 0 0 mi* 
cróm enos de u n capilar (p oco m enos q ue el grosor d e cuatro pági­
nas d e este lib ro ), lo cual es su fiden te para que la d ifu s ión fundone 
con eficacia. E l sum in istro a los b illones d e células e n el cuerpo re­
quiere d e casi 80,500 kilóm etros d e capilares; esto serla suficiente 
p ira rodear e l p la n e u dos veces. La presión arterial y la veloddad 
d e flujo bajan conform e la sangre pasa por e s u estrecha y larga red 
capilar, d an d o m ás tiem po para q ue ocurra la d ifusión.
C on paredes d e l grosor d e un a cé lu la end o te lia l, los cap ila ­
res se adaptan m u y b ie n a su fu n d ó n de in tercam b iar m ateriales 
entre la sangre y e l líq u id o q ue baña a las célu las corporales. Esta 
p res ión re lativam ente alta d en tro de los cap ilares q ue se ram ifi­
can e n fo rm a d irecta desde las arte rio las p rovo ca u n a fuga con ti­
nu a d e l líq u id o p lasm ático d e la sangre a los e sp ad o s q u e rodean
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