Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-51

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El sistema urinario
E s tu d io de caso
Cadena de favores
ANTHO N Y D EC IU L IO T EN ÍA UN SU EÑ O : quería 
sa lvar la v id a d e una persona. A l princip io , 
se tra taba d e una am bición sin defin ir, pero 
com enzó a tom ar form a cuan d o v io un 
segm ento de l program a d e te lev is ión 6 0 M inu to s 
que destacaba la donación d e riñones en vida. 
DeC iu lio , que no sab ía que una persona viva 
podia donar un riñón, consideró d e inm ediato 
que ésta podría se r una m anera d e cum p lir su 
deseo . "Q uiero hacerlo ’ , le d ijo a su esposa.
DeCiulio llam ó a l Hospital Presb iteriano de 
N ueva York y puso en m ovim iento una serie de 
even tos descritos com o una "cadena altruista* 
que d io nueva v id a no sólo a una persona, sino a 
cuatro . La cadena d e even to s fue posib le porque 
tres personas en e l á rea necesitaban riñones y 
cada una d e ellas ten ía un fam iliar ansioso por 
donar, pero no lo hac ían p o r la incom patib ilidad 
en sus tipos de sangre. Barbara Asofsky, 
m aestra de la escue la d e en ferm ería , sab ía desde 
hacía c in co año s que necesitaría un trasplante 
de riñón. Cuando descubrieron q u e e l riñón de 
A n thony DeC iu lio e ra com patib le con Barbara, 
su esposo Douglas do nó con gusto e l riñón 
que quería darle a Barbara —y que no podia 
deb ido a la incom patib ilidad— a un extraño.
Este afortunado extraño fue A lina B inder, una 
estud iante d e la Un iversidad de Brook lyn . El 
padre de A lin a , M ichael, resultó com patib le con 
A nd rew Nóvale, técn ico en telecom unicaciones. 
Por ú ltim o, la herm ana d e A nd rew , Laura 
N icholson, do nó su riñón a Luther Johnson, 
asistente d e cocina en un hotel.
¿Por q u é los riñones son tan im portantes?
¿Los receptores d e trasplante d e riñón llevan 
una v id a totalm ente no rm al? ¿C óm o le extirpan 
e l riñón a un donado r y cuá les son los riesgos 
que co rre ? ¿C uá les son las a lte rna tivas de 
un trasp lante d e riñón para las personas que 
necesitan los dos riñones?
▲ 8arbara Asofsky abraza a l buen samaritano Anthony DeCiulio, 
cuyo riñón le devolvió la salud e Inició una cadena de 
donaciones de riñón.
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El sistema urinario 6 7 7
D e u n v i s t a z o
Estud io d a caso C ad ena d e favores
35.1 ¿C u á le s son las func iones básicas 
d e los sistem as u rin a rio s?
3 5 .2 ¿C u á le s son a lg u n os q e m p lo s d e sistem as 
excre to res d e in ve rteb rados?
Los p ro ionetrid ios filtran el líquido extracelular en los 
gusanos planos
Los túbulos de M alp igh i filtran la hem olinfa de los insectos 
Los nefrid ios filtran el líquido extracelu lar en la s lom brices de 
tierra
3 5 .3 ¿C u á le s son las func iones de l s istem a u rin a rio 
d e los seres hum anos?
Los riñones de los seres hum anos y o tros m am íferos 
desem peñan diversas funciones hom eostáticas 
La urea es un producto de desecho de la digestión d e las 
proteínas
3 5 .4 ¿C u á le s son las estru c tu ras de l sistem a 
u r in a r io d e los seres hum anos?
l a estructura del riñón apoya su función d e p rod uc ir o rina
\
E l sum inistro de sangre d e l riñón le perm ite a justa r la 
com posic ión de la sangre
Guardian d a la sa lud Cuando los riñones co lapsan
3 5 .5 ¿C ó m o se fo rm a y s e concen tra la o r in a ?
La orina se form a en el gloméruto y e l túbuto de cada 
nefrona
El asa d e Hen le crea un grad iente de concentración 
extracelu lar en la m édu la renal
Estud io d a caso conUnuadón C ad ena d e favo res
3 5 .6 ¿ D e qué m anera los riñones d e los 
ve rteb rad o s a yu d a n a m an tener la hom eostasis?
Los riñones regulan la osm olaridad d e la sangre 
De cerca l a ne frona y la form ación d e orina 
Los riñones liberan sustancias q ue ayudan a regular la 
presión arte ria l y los niveles de oxígeno 
Los riñones de los vertebrados están adap tados a diversos 
ambientes
Estud io d e caso continuadón C ad ena d e favo res 
Estudio de caso o tro v is taz o C ad ena d e favo res
____________________ X
35.1 ¿C U Á L E S SO N LA S F U N C IO N E S 
B Á S IC A S D E LO S S IS T EM A S U R IN A R IO S ?
Los s is tem as u r in a r io s ayudan a m an ten e r la h o m e o s ta s is ,
q ue es e l am b ien te in te rn o — re lativam ente constante— necesa­
r io para conservar la sa lud y, fin a lm en te , la v id a (véase la página 
6 0 5 ). l a fo rm a e n q u e log ran m an tenerla es regu lando la com p o ­
s ic ión d e la sangre y el l iq u id o e x t ra c e lu la r ( la sustanc ia acuosa 
que b añ a todas las cé lu las ) d en tro d e los estrechos lím ite s reque­
ridos para el m etab o lism o celular. U n e lem en to esenc ia l d e la 
hom eostasis es el e q u ilib r io del agua, q ue e s a u d a l para m ante ­
ne r la concentración ap rop iada, u o s m o la r id a d , d e las sustandas 
disueltas e n las célu las y su am b iente extracelular.
l a segunda fu nd ón im portante d e los sistem as urinarios es 
la e x c rec ió n , té rm ino general q ue se em plea para la e lim inac ió n de 
desechos y sustancias en exceso d e l organism o. La excredón tam ­
b ién ocu rre a través d e l s is tem a resp ira torio (d o n d e e l d ió x id o 
d e ca rb o n o se libera a l m e d io am b ien te ) y del ap ara to digestivo 
(d o n d e e l m ate ria l s in d ig e rirse excreta e n las heces). Los sistem as 
u rinario s p rod ucen o r in a , que co n tien e los productos d e dese­
ch o del m etab o lism o ce lu lar. Ya sea q ue se trate d e lom brices de 
nen a , peces o seres hum anos, los sistem as urinarias ( a m enu do 
llam ado s 's is tem as excretores', e n particu lar e n l o concern ien te 
a los inverteb rados) realizan fu n d on es s im ila res co n la m ism a 
secuencia b ásica d e procesos:
1. Y a sea que se filtre la sangre o e l l iq u id o extracelular, se 
e lim in a agua y pequeñas m o lécu las d isueltas.
2 . lo s nu trim entos se reabsorben d e m anera se lectiva e n el 
l iq u id o filtrado .
3 . F l exceso d e agua, de nutrim entos y d e desechos disueltos 
se excreta d e l o rgan ism o a través d e la orina.
Para e lim in a r los desechos, los sistem as urinarios deben es­
tar In tim am en te re lado n ado s con e l líq u id o extracelular. E n algu­
nos invertebrados, el sistema excretor filtra este líq u id o en form a 
d irecta. En la m ayo ria d e los an im a les con u n s is tem a c ircu la to ­
rio , e l s is tem a excretor filtra la sangre, co m o se explica e n secrio- 
nes posteriores.
35 .2 ¿C U Á L ES SO N A LG U N O S ^ E M P L O S 
D E S IS T E M A S E X C R E T O R E S 
D E IN V E R T E B R A D O S ?
Los prim eros an im a les e n e vo lu d o n a r carecían de sistemas excreto­
res y en vez de e llo depend ían d e la d ifusión y el transporte activo 
a través d e ias m em branas celulares para m antener la homeostasis 
en el in terio r d e cada célu la, co m o lo hacen ahora las esponjas, 
l is posib le que los prim eros sistem as excretores só lo sirv ie ran para 
m an tener e l e q u ilib r io de agua, q ue es la fu n d ó n p rim o rd ia l del 
se n d llo sistem a excretor d e las lom brices de tierra.
Los protonefridios filtran el líquido extracelu lar 
en los gusanos planos
El sistem a excretor d e los gusanos p lanos d e agua dulce consiste 
e n p ro to n e frk H o s (palabra de origen griego, que significa 'an tes 
d e los r iñ o n e s '). So n túbulos q ue se ram ifican por todo e l líq u id o 
extracelular q ue rodea a los tejidos d e l g usano plano. Este se n d llo 
sistem a e x ac to r s irve p rin ap a lm cn te para recolectar d exceso de 
agua (q u e entra a l cuerpo e n fo rm a con tin ua m ediante ósm osis ) 
d e l liqu id o extracelular. la s célu las a liadas (llam adas 'cé lu las fla ­
m íg eras ' d eb id o a q ue sus d iio s e n m o v im ie n to parecen flam as) se 
encuentran d istribuidas a lo largo d e los túbulos (F IG U R A 35-1 •). 
la s célu las flam ígeras producen un a corriente q ue hace q ue la orina
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6 7 8 A i i a i o m ú y f i s io l o g ía a n im a l
(b) L o * In se c to s u t i t o n túbu los d e M alp lgh l (c) L a s lom brices d e tierra u titzan nefrid ios
A F IG U R A 35-1 S is te m a s e x c re to re s d e a lg u n o s in v e r te b r a d o s ( a ) Los p roto nefridios de tos gusanos 
planos d e agua dulce consisten en túbulos que recolectan y excretan la orina (sobre todo agua) del liquido 
extracelular. El agua es lanzada a través de los túbulos hacia los poros excretores por la s células flamígeras 
dliadas. (b ) lo s túbulos d e Malplghl de tos Insectos se extienden desde e l intestino y filtran la hcmolinfa que 
lena el herrocele. Producen orina concentrada, la cual e s excretada con las heces, (c ) Nefridios en pares en cada 
segmento de la lombriz de tierra filtran c l liquido extracelular d e l ccloma. 0 llqulcto entra en el nefrostoma. pasa 
a través del túbulo y sale del ncfridtoporo e n forma de orina.
salga por m ed io de los poros «secretores. la extensa superficie co rp o ­
ral d e los gusanos p lanos sirve tam b ién co m o estructura excretora 
a través de la cual salen la m ayor parte d e los desechos celulares.
Los túbulos de M alp ighi filtran la hem oKnfa 
de los insectos
Ix » insectos tienen un sistem a c ircu lato rio ab ie rto e n e l que la he- 
m o lin fa (u n líq u id o que sirve com o sangre y co m o líq u id o extra- 
ce lu lar) llena e l hem ocele ( la cavidad co rpora l) y baña e n forma 
d irecta los tejidos y órganos internos. I x » sistem as excretores de 
los insectos consisten e n tú b u lo s d e M a lp lg h l que son pequeños 
tubos q ue se extienden h a d a fuera d e l intestino y te rm inan e n un 
p u n to riego d en tro d e la h e m o lin íá (F IG U R A 3S-1 b). I x » desechos 
y nutrim entos sed irigen d e la hem o lin fa a los túbu los p o rd iíu s ió n y 
transporte activo, y e l agua pasa por ósm osis. La o rina se conduce 
a l intestino, d o n d e los so lutos im portantes se secretan a la hem o ­
lin fa m ediante e l transpone activo. I x » insectos producen o rina 
m u y concentrada, la cual se excreta junto con las heces.
Los nefrid ios filtran el líquido extracelular 
en las lom brices de tierra
En las lom brices d e tiena , m oluscos y otros invertebrados, la excre­
c ió n se lleva a cabo m ed ian te estructuras tubulares llam adas n e fr i ­
d io s . Hn la lom briz d e tierra, la cavidad co rpo ra l (e l ce lo m a) está 
llena d e líq u id o extracelular e n el que se d istribuyen los desechos 
y nutrim entos d e la sangre. Cada nefrid io em pieza e n un a abertura 
an illad a e n form a d e em bu do , el nefrostoma, q ue tiene cilios que 
d irigen e l liq u id o extracelular hacia un n i b u lo an g osto y torcido ro­
deado d e capilares (R G U R A 35-1 e ) C on fo rm e el líq u id o atraviesa
e l túbulo, las sales y otros nutrim entos se reabsorben d e nuevo a la 
sangre cap ila r d e jan do só lo agua y desechos. 1 .a o rina resultante se 
excreta después p o r un a abertura e n la pared d e l cuerpo conocida 
co m o nefridioporo. C ad a segm ento d e la lom briz de tien a contiene 
un par d e nefrid ios. M ientras estudias los túbulos renales d e los 
vertebrados, observa sus s im ilitudes con los nefrid ios.
35.3 ¿C U Á L E S SO N LA S F U N C IO N E S 
D E L S IS T E M A U R IN A R IO D E LO S S E R E S 
H U M A N O S ?
Los r iñ o n e s so n los órganos d e l sistema urinario d e los vertebrados 
e n los q ue se filtra la san p e y se produce la orina. C o m o los vertebra­
d o s v iv e n e n un a gran variedad d e hábitats, desde océanos sitados 
hasta desiertos áridos y arroyos e n las montañas, enfrentan desafios 
radicalm ente diferentes para m antener condiciones constantes e n el 
interior d e su cuerpo. Es por e llo que los riñones d e los vertebrados 
difieren e n gran m edida e n sus funciones homeostáricas. En las sec­
c io nes siguientes se estudiarán de m anera m is específica los ríñones 
d e los m am íferos, con los seres hum anos co m o ejem plo.
Los riñones de los seres hum anos y otros 
m am íferos desempeñan diversas 
funciones hom eostáticas
E l sistem a u r in a r io d e los m am íferos consta de riñones, uréteres, 
vejiga y uretra. Estos órganos filtran la sangre a l recolectar y excretar 
los productos de desecho disueltos e n la orina. D urante e l proce­
s o d e filtración, agua y m oléculas d isueltas (excepto las proteínas 
g randes) e n e lla son forzadas a salir d e la sangre. Luego, los riñones
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El sistema urinario 6 7 9
devuelven a la sangre g is ! toda el agua, así co m o los nutrim entos 
q ue e l cuerpo necesita. La o rina retiene desechos tales co m o la urea 
p roducida p o r la descom posición d e los am inoácidos; e l exceso 
d e agua, sales, horm onas y algunas v itam inas , y las sustandas ex­
trañas, co m o fármacos y m oléculas p ro d u d d as a l m etabolizar los 
m edicam entos. H1 resto del sistem a u rin ario cana liza y a lm acena la 
o rina para después e lim ina rla d e l cuerpo.
FJ sistem a u r in a r io d e los m am íferos ayud a a m an ten e r la 
hom eostasis d e varias m aneras, por e jem p lo :
• Regula los n ive les de ion es e n la sangre, co m o so d io , potasio, 
c lo ru ro y ca ldo .
• M an tien e el p H ap rop iad o e n la sangre a l regular las concen- 
trad un es d e iones h id ró gen o y b icarbonato.
• Regula e l co n ten id o d e agua e n la sangre.
• Retiene los nu trim entos im portantes co m o la glucosa y los 
am in o ád d o s e n la sangre.
• E lim in a las sustandas d e desecho celulares, co m o la urea.
• Secreta las su stand as q ue ayud an a regular la p res ión arterial 
y los n ive les d e oxígeno e n sangre.
L a u re a e s u n p ro d u c to d e d esech o 
de la d igestión d e las proteínas
U n a fu n d ó n im po rtan te d e la m ayoría de los sistem as urinarios 
consiste e n e lim in a r los desechos nitrogenados (q u e contienen n i ­
trógeno ) q ue se form an cu an d o las célu las descom ponen las p ro ­
teínas e n am in o ád d o s (F IG U R A 35-2). En e l aparato digestivo, las 
p roteínas se separan e n sus am inoáddos, com ponentes q ue des­
pués se transportan e n la sangre y so n usados por las célu las. D e n ­
tro d e las células, a lgunos am ino ád d o s se u tilizan para sintetizar 
nuevas proteínas. A aque llos que n o se necesitan para la síntesis 
d e proteínas se les e lim in an los grupos am in o , perm itiendo q ue el 
resto d e la m olécula se u tilice e n la síntesis d e otras m oléculas, o 
co m o u n a fiiente de energ ía celu lar. Las celu lar expulsan los grupos 
a m in o liberados ( — N H 3; léase la tab la 3-1 e n la pág ina 38 ), los 
n ia le s entran e n e l torrente sanguíneo co m o am o n ia c o (N H , ) , que 
es tóxico. FJ h íg ad o d e los seres h u m an os y otros m am íferos co n ­
vierte el am o n iaco e n urea , un a su stand a m u ch o m enos tóxica. La 
i»ea se filtra d e la sangre a los riñones y luego se excreta e n la orina.
3 5 .4 ¿ C U Á L E S S O N L A S E S T R U C T U R A S 
D E L S I S T E M A U R IN A R I O D E L O S 
S E R E S H U M A N O S ?
Los riñones h u m an os so n u n par de órganos ubicados casi a n ivel 
d e la cintura, localizados a am bos lados d e la co lum na vertebral 
( F IG U R A 35-3). C ad a r iñ ó n m id e ap roxim adam ente 17.5 centime-
O L a s proteínas son alimentosTZ0 Lo s am inoácidos se 
transportan en lo sangre a las 
célu las sanguíneas
L a s célu las convierten 
tos p u p o s amino (-NH-J en 
amoniaco, q u e se transporta 
en la sangre hasta el hígado
amoniaco
O E l hígado convierte el amoniaco 
en urea, q ue e s m enos tóxica
IN H ,- C - N H
O L a urea se transporta en le 
sangro hasta los riñones
IT
O En las nefronas d e los 
riñones, la urea se filtra a I 
orina
A FIGURA 35-2 Form adón y excreción de urea
A F IG U R A 35-3 E l s is te m a u r in a r io e n e l s e r h u m a n o Un
diagrama simplificado del sistem a urinario en los seres hum anos y 
su suministro de sangre.
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