Filtración

También llamada alimentación en suspensión, este mecanismo captura alimento, que es transportado hacia sistemas especializados de atrapamiento situados en la superficie corporal o en el interior. La mayor parte de los filtradores son animales sésiles y pequeños (esponjas, braquiópodos, lamelibranquios). Los alimentos son transportados mediante corrientes de agua que se forman espontáneamente o generadas por movimientos de partes del cuerpo del animal, como cilios o flagelos. Algunos animales sésiles hacen uso del efecto Bernoulli (caída en la presión del fluido conforme aumenta la velocidad del mismo) para incrementar la tasa de flujo de H₂O a través de sus zonas de atrapamiento, sin ningún coste energético. Un ejemplo de filtración asistida pasiva son las esponjas. El moco, mezcla de mucopolisacáridos, desempeña a menudo un papel importante en la alimentación por filtración. Microorganismos del agua y partículas de alimento son atrapadas en una capa de moco que cubre un epitelio ciliado. El moco es transportado hacia partes orales por cilios en movimiento. Estos impulsan el agua a través de los animales sésiles no solo para capturar alimentos en suspensión, sino también para ayudar a la respiración. Los animales no sésiles se alimentan por filtración mediante varios mecanismos. Un cierto número de peces son planctófagos, usan espinas branquiales modificadas para separar el alimento del flujo de agua que pasa a través de la boca y sobre las branquias.

Secreción de HCl

Una de las principales secreciones del epitelio del estómago es el HCl, que es producido por las células parietales u oxínticas, localizadas en la mucosa gástrica. El HCl secretado ayuda a la rotura de los enlaces peptídicos de las proteínas, activa algunas enzimas gástricas y destruye microorganismos que entran en el alimento. Las células parietales producen una elevada [protones] en el jugo gástrico, consiguiendo esto con la ayuda de la anhidrasa carbónica, que cataliza la reacción del agua con el CO₂. El HCO₃^– resultante de la disociación del H₂CO₃ es llevado fuera de la célula parietal hasta el plasma en un intercambio con Cl^– a través de un antiporte HCO₃^–/Cl^–. El Cl^– del interior de la célula difunde hacia la membrana apical donde abandona la célula mediante un canal de Cl^– y entra en el lumen de la glándula gástrica. El H⁺ creado por la anhidrasa carbónica es secretado activamente por la membrana apical de la célula hacia la luz de la glándula gástrica mediante un antiporte H⁺/K⁺, mediante el cual el K⁺ entra en la célula. Estos procesos de importación y exportación de iones permiten a la célula parietal mantener un pH constante a la vez que proporciona una solución muy ácida al estómago.

Sistema Circulatorio

Muchos grupos de animales simples, con una o pocas capas de células formando su cuerpo, no necesitan de un sistema circulatorio. Esto se debe a que los nutrientes que se deben incorporar y los desechos que se deben eliminar no necesitan recorrer grandes distancias y pueden salir o llegar a todas las células del cuerpo. Sin embargo, en animales mayores, no se puede alcanzar tasas adecuadas de transporte de materiales al interior del cuerpo solo por difusión. En estos animales, el sistema circulatorio ha evolucionado para transportar los gases respiratorios, nutrientes, productos de deshecho, hormonas, anticuerpos, sales y otros materiales entre las diferentes regiones del cuerpo. Actúa como un vehículo para la mayor parte de los procesos homeostáticos y juega algún papel en casi todas las funciones fisiológicas. Todos los sistemas circulatorios están constituidos por un órgano impulsor principal, un sistema arterial, capilares y un sistema venoso, que tienen funciones similares en distintos animales.

Autoexitación

Las células marcapasos desarrollan una despolarización espontánea de la membrana, conocida como potencial marcapasos, que desencadena los potenciales de acción cardíacos de forma autorrítmica. Se producen cambios en el paso del Ca²⁺ y Na⁺ y la célula se despolariza. Cuando llega al umbral de excitabilidad se crea el potencial de acción. Se abren los canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje y se produce una entrada de Ca²⁺. A medida que estos canales se van cerrando va aumentando la permeabilidad para el K⁺ y para el Na⁺, produciéndose así una despolarización. De nuevo alcanza los valores de excitabilidad, se vuelven a abrir los canales de Ca²⁺ dependientes de voltaje y así sucesivamente. No se puede tetanizar el ventrículo porque el periodo refractario engloba la contracción y la mayoría de la relajación del miocardio, por tanto la contracción nunca podrá ser tetanizada (que siempre esté contraído).

Insectos: Respiración Traqueal

Los insectos desarrollan una estrategia notable para respirar que es completamente diferente a la utilizada por la mayoría de los animales metabólicamente activos. Su aparato respiratorio posee una superficie de intercambio gaseoso cercana a todas las células. Por tanto, salvo algunas excepciones, las células de los insectos obtienen el O₂ en forma directa del aparato respiratorio y el circulatorio desempeña un papel mínimo o nulo en el transporte de este gas. La sangre de los insectos suele carecer de pigmentos transportadores de CO₂. El cuerpo de un insecto está cubierto por un sistema de tubos llenos de aire denominados tráqueas. Este sistema se abre a la atmósfera por medio de poros denominados espiráculos ubicados en la superficie corporal a lo largo de la pared corporal lateral. Las tráqueas ingresan en el cuerpo a través de cada espiráculo y se ramifican muchas veces para cubrir todas las partes del animal. Los árboles traqueales típicos que se originan en los diferentes espiráculos se unen a través de conexiones longitudinales y transversales para formar un sistema traqueal interconectado. Las tráqueas de los insectos se desarrollan como invaginaciones de la epidermis, estando cubiertas por una cutícula delgada. Éstas disminuyen su diámetro a medida que aumenta la distancia desde los espiráculos y por último originan túbulos terminales muy finos de paredes delgadas denominados traqueolas, que se consideran los sitios principales de intercambio de O₂ y CO₂ con los tejidos. Aunque la disposición del sistema traqueal es muy diferente en las distintas especies de insectos, el resultado habitual es que todos los órganos y tejidos estén cubiertos de tráqueas delgadas y traqueolas. El grado de aparición de tráqueas en los distintos órganos y tejidos mantiene una relación directa con los requerimientos metabólicos. En algunos tejidos de ciertas especies los extremos terminales de las tráqueas están llenos de líquido cuando están en reposo. Durante el ejercicio o cuando se exponen a ambientes deficientes en O₂, la cantidad de líquido disminuye entre los tejidos y el medio debido a la mayor facilidad de difusión. Hay ensanchamientos del sistema traqueal denominados sacos aéreos que son una característica frecuente del sistema respiratorio de insectos.

Curva de Saturación de la Hemoglobina

La hemoglobina es un pigmento de color rojo presente en los glóbulos rojos de la sangre. Es una proteína de transporte de O₂, que está compuesta por globina y cuatro grupos hemo. El sistema circulatorio transporta el O₂ desde los pulmones a los capilares y el anhídrido carbónico desde los capilares a los pulmones. Una proteína transportadora de oxígeno debe cumplir una serie de requisitos para que resulte útil. Esta estaría saturada a la presión parcial de oxígeno de los pulmones o branquias e insaturada a la presión parcial de los tejidos. Si la unión del oxígeno a este transportador fuese como la que presenta la mioglobina podría ser eficaz en la captura de oxígeno en los pulmones e ineficaz en la descarga del mismo en los tejidos o viceversa. El problema se ha resuelto con una curva de saturación sigmoide, que permite la saturación casi completa de la proteína transportadora a presiones parciales altas, y una liberación importante del oxígeno transportado cuando la presión es equivalente a la de los tejidos. Este comportamiento se consigue con diferencias en la afinidad por el oxígeno de los distintos sitios de unión de la proteína en función de la unión anterior a otros lugares. La unión de la molécula de oxígeno a un primer sitio en la hemoglobina produce cambios conformacionales que facilitan la unión de las siguientes moléculas de O₂. Se considera que la hemoglobina solo está en dos estados: completamente desoxigenada u oxigenada. La representación de Hill para la hemoglobina resulta de una curva. Cuando se unen las primeras moléculas de O₂ con la hemoglobina en estado de baja afinidad la curva muestra una pendiente aproximadamente de uno. Cuando se unen las últimas moléculas de O₂ la pendiente vuelve a ser de uno. Entre ambos estados se encuentran los estados de transición.

Tipos de Organización Excretora

El sistema excretor se define como el conjunto de órganos encargados de eliminar productos de deshecho procedentes del metabolismo celular. Excepto los animales menos evolucionados, como esponjas o celentéreos, que lo realizan por difusión a través de la pared corporal a través de vacuolas pulsátiles, los animales invertebrados poseen sistemas excretores especializados. Se pueden clasificar en los siguientes tipos:

Protonefridios

Propios de animales sin celoma. Son tubos muy ramificados, acabados en células con cilios (flamígeras) o flagelos (solenocitos). Ambos se encuentran situados en la luz del tubo y su movimiento continuo provoca que expulsen las sustancias de desecho.

Metanefridios

Presentes en animales celomados. Están constituidos por un tubo enrollado, rodeado de una red capilar, y con dos aberturas: nefridioporo (externa) y nefrostoma (interna). En el interior se reabsorben compuestos aún útiles y las sustancias de desecho son expulsadas al exterior por el nefridioporo.

Túbulos de Malpighi

Adaptación de insectos. Son tubos delgados cerrados en un extremo y abiertos por el otro al aparato digestivo. De esta forma, los desechos, con agua y solutos, pasan al interior por osmosis. El agua y los solutos se recuperan en la parte posterior del intestino y los desechos se eliminan por el ano.

Glándulas Verdes

Adaptación de crustáceos. Son dos glándulas localizadas en la base de las antenas. Constituidas por un saco ciego (se recogen sustancias de deshecho), por un túbulo (se reabsorben sustancias útiles) y por una vejiga (a partir de ella se eliminan sustancias de desecho, a través del nefridioporo).

Sistema Excretor en Vertebrados

En los sistemas excretores en vertebrados, su adaptación más importante es el riñón, formado por numerosas nefronas que producen la orina. La orina es un líquido constituido por agua y sustancias de desecho. Los riñones de vertebrados están formados por nefronas, y constan de un corpúsculo renal que filtra a presión el plasma sanguíneo, y un túbulo contorneado, donde se realizan la reabsorción y la secreción. Se distinguen tres tipos de nefronas:

Pronefros

Túbulo renal terminado en un nefrostoma, que conecta con el celoma y se halla cerca del glomérulo, una red de capilares sanguíneos. La filtración se realiza a través del nefrostoma desde el glomérulo hasta el túbulo renal, el cual se va uniendo a otros hasta desembocar en la cloaca por el conducto de Wolf.

Mesonefros

El nefrostoma está atrofiado, no se comunica con el celoma, y el túbulo renal termina en una evaginación en forma de copa que rodea al glomérulo. La filtración se realiza directamente desde la sangre.

Metanefros

El nefrostoma desaparece y el glomérulo se encuentra dentro de la cápsula de Bowman. Los túbulos renales desembocan en túbulos colectores y aparece el uréter, que en las aves se abre al exterior de la cloaca y en reptiles y mamíferos se comunica con la vejiga urinaria.