EL APARATO RESPIRATORIO Y EXCRETOR - TEMA 7 Alejandro GonzlezLos animales realizan el proceso de respiracin, parte destacada de la nutricin en el aparato respiratorio. Segn el tipo de ser vivo aerobio, o consumidor de oxgeno molecular para vivir, podemos diferenciar dos procesos respiratorios. La respiracin celular se diferencia de la respiracin externa, en que sus reacciones oxidativas mediante las que se obtiene la energa, se producen en el interior de la clula. Por el contrario la segunda, corresponde al intercambio de gases entre el organismo y el medio, cuyo objetivo es eliminar el CO e incorporar O.Llamamos superficies respiratorias a los lugares donde se produce el intercambio de gases, que se realiza por difusin pasiva, y que exige una serie de caractersticas, como son su gran extensin y su vascularizacin, su delgado grosor, o su constante humedad. Estas recubiertas de tejido epitelial de una nica capa de clulas que est en contacto con una extensa red capilar que recoge el O absorbido y transporta el CO hasta su expulsin. En la difusin pasiva, el medio interno tiene una concentracin de oxigeno mayor que en el interior de los animales, por tanto el oxigeno difunde hacia el interior a travs de la superficies respiratorias a favor del gradiente de concentracin. La mayor concentracin de dixido de carbono se encuentra en el interior del organismo por lo que se difunde hacia el medio externo a travs de las superficies respiratorias.Los organismos unicelulares y los animales pluricelulares menos complejos obtienen el O y eliminan el CO por un proceso de difusin directa a travs de la superficie de la membrana de sus clulas. Sin embargo, los animales de mayor tamao tiene estructuras especializadas mediante las cuales realizan el intercambio de gases necesario para su metabolismo. Estas estructuras forman los diferentes aparatos respiratorios que, a su vez necesitan el sistema respiratorio para distribuir el oxgeno y trasportar el dixido de carbono. Existen grandes diferencias entre el medio acutico y el terrestre por ejemplo el aire tiene unas 20 veces ms oxigeno que le agua.Uno de los modos de respiracin mas comunes de los organismos pluricelulares pequeos y poco activos, es la respiracin cutnea, que consiste en un intercambio de gases a travs de la piel, como por ejemplo los platelmintos. Sin embargo, la respiracin cutnea esta complementada a su vez por otro tipo de respiraciones pulmonares o branquiales, en anfibios y peces.Otro tipo de respiracin importante, es conocida como respiracin traqueal, propia de insectos o artrpodos terrestres. Consiste en un sistema respiratorio muy especializado formado a partir de invaginaciones tubulares de su superficie externa. Este sistema est formado por trqueas abiertas al exterior por unos espirculos que se ramifican en su interior, hasta forman traqueolas, que permiten un intercambio de gases directo. El movimiento de sus msculos abdominales facilita la ventilacin, es decir la entrada y salida y gases.La respiracin branquial es un tipo de respiracin caracterstica de los animales acuticos, que viven en lugares con bajas concentraciones de O . El intercambio de gases se realiza en las branquias, que son expansiones de la superficie corporal formadas por una capa de epidermis y con una amplia red de capilares. Segn donde se localicen pueden ser externas (sobresalen de la superficie del animal, no tienen proteccin y por ellos suelen daarse con facilidad) o internas (quedan protegidas por estructuras corporales, tales como el oprculo en los peces seos, adems existen diversos mecanismos que producen constate movimiento del agua que las rodea, para renovar los gases del medio).Finalmente, la respiracin pulmonar es caracterstica de anfibios adultos, reptiles, aves y mamferos, as como de algunos invertebrados, arcnidos y varios moluscos, como los caracoles. En este tipo de respiracin, el intercambio gaseoso se realiza en los pulmones, que varan segn el tipo de organismo del que estemos hablando. Los pulmones de invertebrados se dan en arcnidos y moluscos. Estos pulmones no tiene mecanismos de ventilacin y los orificios que comunican con el exterior estn siempre abiertos. Adems, tienen forma de saco. En arcnidos se encuentran en la base del abdomen y se abren al exterior a travs de dos ranuras. Por el contrario, los pulmones de los vertebrados, son rganos en forma de sacos pares. En ellos se produce ventilacin pulmonar o entrada y salida de aire de forma alternativa por movimientos de inspiracin y espiracin respectivamente.El aparato respiratorio humano est formado por los pulmones y las vas respiratorias que conducen el aire hasta ellos. Dentro de las vas respiratorias, y por orden de llegada al organismo del aire, encontramos las fosas nasales, por donde entra y se calienta en la pituitaria roja. Las fosas nasales desembocan en la faringe, que tambin forma parte del aparato digestivo, lugar donde discurre hasta llegar a la trquea. La laringe se comunica en su parte inferior con la laringe la cual en su entrada tiene una lmina cartilaginosa llamada epiglotis, que cierra en su parte superior para evitar que el bolo alimenticio entre en las vas respiratorias. La laringe es un rgano rodeado de cartlagos que adems de servir de paso para el aire es el aparato fonador. En el interior de la laringe existen unos repliegues elsticos de sus paredes llamados cuerdas vocales que vibran al paso del aire. El control de su tensin nos permiten emitir diferentes tonos vocales. La trquea es un rgano exclusivo del aparato respiratorio, y se sita debajo de la laringe. Se divide en dos bronquios que tambin cartlagos anulares y clulas ciliadas que se introducen en los pulmones. Dentro de ellos los bronquios se ramifican en tubos de menor calibre, que en los mamferos dan finsimos bronquiolos terminados en unos ensanchamientos llamados vesculas pulmonares.Los pulmones en la especie humana estn situados en el trax encima del diafragma y protegidos por el esternn y las costillas. Alrededor de los pulmones existe una doble capa serosa, denominada pleura, en cuyo interior hay una lquido. La capa interna se adosa a los pulmones. Estn constituidos por el conjuntos de bronquios de distinto calibre. La unidad anatmica y funcional son los alvolos o vesculas pulmonares, los cuales estn formados por una capa de tejido endotelial.La ventilacin pulmonar es el proceso de entrada y salida del aire en los pulmones, la cual se produce mediante movimientos respiratorios de inspiracin y espiracin. El primero de ellos, introduce aire a los pulmones mediante la contraccin de los msculos intercostales, los pectorales (elevan las costillas) y el diafragma (desciende), produciendo una disminucin de la presin en los pulmones y forzando la entrada de aire. En segundo lugar, tenemos la espiracin, que es un movimiento pasivo de los msculos previamente contrados, lo que produce la expulsin del aire.El intercambio alveolar de gases es un proceso fsico-qumico de difusin simple entre el aire inspirado, que se encuentra en los alvolos pulmonares, y la sangre que circula por los capilares que los rodean. El aire inspirado tiene ms oxigeno que la sangre de los capilares, por tanto, existe una gradiente de concentracin, y el oxigeno entra al interior del capilar alveolar y despus al interior del eritrocito, formando oxi-hemoglobina. Al contrario ocurre con el dixido de carbono. Se libera en las clulas como producto de la respiracin celular y pasa a la sangre donde viaja hasta los pulmones. Este gas difunde desde la sangre hacia el interior de los alvolos. En la espiracin el dixido de carbono sale al exterior. Tambin es importante destacar como uno de los factores que interviene en la difusin de los gases, a la permeabilidad de las membranas. La proceso de excrecin corresponde a la eliminacin de los productos de desecho procedentes del metabolismo celular. En vertebrados, la excrecin se realiza a travs de la piel, el aparato respiratorio digestivo y principalmente por el sistema renal cuyo rgano principal es el rin. Por el contrario en el caso de los invertebrados, los rganos excretores son un sistema de tubos hacia el exterior. En ambos casos, el aparato excretor cumple tambin la funcin de homeostasis que permite mantener constante las condiciones del medio ambiente.Las principales sustancias que eliminan los animales son derivados nitrogenados como el amoniaco, que es eliminado por los animales amoniotlicos (crustceos, peces seos y otros invertebrados acuticos), el cido rico, que lo excretan animales llamados uricotlicos (seres vivos adaptados a vivir en ambientes secos) y que se realiza mediante una pasta blanca semislida, y finamente la urea, la cual se forma en el hgado, y es excretada en gran parte los animales ureotlicos (peces mamfero), que se expulsa disuelta en un medio acuoso. Los animales tambin eliminan el agua y las sales minerales, que se excretan para regular una cantidad y concentracin adecuada de las mismas en el medio interno.Los rganos de excrecin en invertebrados, son muy varios segn el tipo de organismo a estudiar. Por ello, en porferos y cnidarios la eliminacin de desechos se realiza directamente al exterior por difusin a travs de la superficie de su cuerpo. Procedimiento bastante parecido al de los organismos equinodermos, sin embargo, el resto de invertebrados posee distintos rganos especializados. En primer lugar tenemos los potonefridios, caractersticos de platelmintos. Son tubos muy ramificados cuyo extremo interno termina en una clula con flagelos y el extremo exterior termina en un poro excretor. Las sustancias de desecho pasan por difusin a las clulas y de all a los tmulos donde sale al exterior. En segundo lugar encontramos los metanefridios, situados en anlidos y moluscos. Es un tubo largo con un extremo interno en forma de embudo que posee cilios y comunica con la cavidad. El moviendo de los cilios conduce el liquido hacia el interior del embudo. A lo largo del tubo se reabsorben las sustancias necesarias. A continuacin encontramos a las glndulas antenales y maxilares, comunes en los crustceos. Su nombre vara segn terminen la base de las entenas o de las maxilas. En los crustceos son antenales y se llaman glndulas verdes. Consisten en una cmara glandular un tubo excretor, en el que se realiza la reabsorcin de alunas sustancias y un poro excretor que conecta al exterior.Finalmente, tenemos los tbulos de Malpigui que son los rganos excretores de insectos, miripodos y algunos arcnidos. Son tubos delgados que se distribuyes por todo el cuerpo. Tienen un extremo ciego y otro abierto al intestino donde vierten los productos de desecho.El aparato excretor en vertebrados est organizado por rganos diversos, en el que destaca en sistema renal o urinario, que est formado por dos riones de los que parten dos conductos llamados urteres. Los riones estn formados por nefronas que se encargan de filtrar la sangre y reabsorber despus sustancias que son necesarias. Se produce as, una orina con productos de desecho. Segn el organismo vertebrado que estemos observando, encontraremos diferencias en su aparato excretor. Por ejemplo, los peces tienen un rin generalmente alargado, y en los peces seos se encuentra encima de la vejiga natatoria y los conductos que salen de l confluyen en una vejiga urinaria. Finalmente el conducto urinario se abre detrs del ano. En el caso de los anfibios, existe un rin alargado, y en los anuros encontramos una vejiga urinaria como parte de la cloaca. Por el contrario, los reptiles tienen riones de forma irregular. De cada rin salen los urteres, terminan en una vejiga urinaria antes de la cloaca. Las aves tienen un par de riones bien desarrollados. No presentan vejiga urinaria, y la mayora de ellas excretan cido rico mezclado con las heces fecales. Finalmente, encontramos a los mamferos, que tienen dos riones compactos, excepto en los mamferos monotremas, que poseen cloaca, la que comunica con la uretra.Las nefronas son las unidades funcionales de los riones y constan de una serie de partes como son: las cpsulas de Bowman que se encuentran en el extremo de la neurona y tienen forma de copa, adems, rodean a una red que capilares llamada glomrulo; el tbulo contorneado proximal; el Asa de Henle, que es una zona estrecha del tbulo proximal, con una rama descendiente que se adentra en la mdula del rin; y el tbulo contorneado distal, situado a continuacin del Asa de Henle, y comunica con el tubo de mayor anchura donde van a parar los tbulos de las nefronas.La formacin de la orina se desarrolla en tres etapas, la primera de ellas es la filtracin glomerular que se produce por el paso de la sangre desde los capilares del glomrulo hasta la cpsula de Bowman. En este proceso, el liquido filtrado tiene una composicin parecida al plasma, y contiene glucosa, aminocidos, vitaminas, sales minerales, agua y otros nutrientes as como productos de desecho. A continuacin se produce la reabsorcin tubular, en la que la mayor parte del liquido filtrado se reabsorbe a los largo de los tmulos de la neurona, pasando a la red de capilares que los rodean. La reabsorcin se realiza bien por difusin pasiva o por transporte activo. En el asa de Henle se reabsorben agua, sodio y cloro. Finalmente, completando el proceso de la formacin de la orina encontramos la secrecin tubular, en la que una cierta cantidad de sustancias son secretadas desde los capilares hacia los tbulos de la neurona, como iones de potasio, una pequea proporcin de creatinina y algunos frmacos.El aparato excretor no es el nico aparato o sistema encargado de la eliminacin de sustancias de excrecin, sino que existen otros mecanismos de excrecin. Por ejemplo, en el caso de los animales marinos, destaca la aparicin de unas glndulas que eliminan el exceso de sal, denominadas glndulas de la sal. En los reptiles, estn situadas cerca de las narinas (aberturas de la cavidad nasal), en las tortugas y otros lagartos cerca de los ojos y cocodrilos marinos en la lengua. Mientras que las aves marinas como las gaviotas poseen glndulas de la sal encima de los ojos y del pico a travs de las cuales se filtra la sangre con exceso de sal. Tambin poseen glndulas de la sal animales como los peces cartilaginosos, situadas en el recto concretamente. En otro tipo de organismos terrestres como los anlidos, para reducir sus niveles de calcio, tiene glndulas calferas situadas a los lados del esfago. Algunos arcnidos poseen la glndula coxal formada por un sculo al que se filtran sustancias del hemocele, y un tbulo excretor sinuoso que desemboca al exterior en un poro excretor. Los vertebrados producen bilis en el hgado, que facilita la digestin de las grasas, y contiene sustancias de excrecin. Para concluir, los mamferos tienen glndulas sudorparas situadas en la capa profunda de la piel, y que se abren al exterior a travs de un poro. Segregan liquido con una composicin similar a la orina , pero ms diluido. Tambin participan en la regulacin de la temperatura corporal

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