Unidad 7.El aparato respiratorio y

el excretor

1. El proceso de la respiración en animales

En los seres vivos aerobios se diferencian dos procesos: La respiración celular: Conjunto de

reacciones oxidativas que se realizan en el interior de la célula, para la obtención de la energía necesaria con que llevar a cabo las funciones vitales.

La respiración externa: Corresponde al intercambio de gases entre el organismo y el medio ambiente que le rodea. El objetivo es tomar el oxígeno necesario y eliminar el dióxido de carbono producido en las reacciones de oxidación de la respiración celular.

1.1. Superficies respiratorias Son aquellas en las que se produce el intercambio de gases mediante

difusión pasiva. Presentan las siguientes características: Son extensas y están muy vascularizadas.

Son delgadas.

Se mantienen húmedas de forma constante (superficies invaginadas en los animales terrestres)

Constituidas por tejido epitelial formado por una sola capa de células en contacto con una extensa red capilar (recoge el oxígeno absorbido y transporta el dióxido de carbono para su eliminación).

1.2. Difusión pasiva

En el medio externo (atmósfera/agua) la concentración de oxígeno es mayor que en el interior de los animales. Difunde hacia el interior a favor del gradiente de

concentración.

En el medio externo (atmósfera/agua) la concentración de dióxido de carbono es menor que en el interior de los animales. Difunde hacia el exterior a favor del gradiente de

concentración.

Paso de gases a través de una membrana, por difusión pasiva.

Misma concentración a ambos lados de la membrana.

Interior InteriorExterior Exterior

CO2

O2

Paso de CO2

Paso de O2

Difusión pasiva

2. Modalidades de respiración y aparatos

respiratorios Los organismos unicelulares y los pluricelulares sencillos

(poríferos, cnidarios..) respiran mediante un proceso de difusión directa a través de la superficie de la membrana de sus células.

Los animales de mayor tamaño tienen estructuras especializadas para realizar el intercambio gaseoso.

Estas estructuras forman los diferentes aparatos respiratorios.

2.1. Respiración cutánea

Intercambio de gases a través de la piel.

Animales pluricelulares pequeños como platelmintos.

Relación superficie cuerpo/masa elevada.

En animales más grande puede ser complementaria a otros tipos de respiración. Ejemplo: anfibios adultos (piel y pulmonar) y peces (piel y branquial)

Anfibios: Piel muy vascularizada, se mantiene húmeda por las glándulas mucosas.

Peces: La respiración cutánea se realiza en mucosa bucal, parte del intestino, vejiga natatoria y epidermis de las aletas

2.2. Respiración traqueal

Sistema respiratorio formado a partir de invaginaciones tubulares de la superficie externa quitinosa del animal.

Insectos y otros artrópodos.

Formado por tubos o tráqueas abiertos al exterior por unos orificios llamados espiráculos.

Las tráqueas sin quitina más finas se llaman traqueolas y llegan a todas las células, se produce un intercambio de gases directo.

2.3. Respiración branquial

Característica de animales acuáticos. Medios con una concentración relativamente

baja de oxígeno. El intercambio de gases se realiza en las

branquias (expansiones de la superficie corporal formadas por una capa de epidermis y una amplia red de capilares)

Las branquias pueden ser filamentosas, ramificadas o laminares.

Según donde se localicen pueden ser: Branquias externas:

Sobresalen de la superficie del animal.

Anélidos poliquetos marinos, crustáceos, moluscos y larvas de anfibios.

Las branquias de los crustáceos son expansiones laminares de los apéndices torácicos que, a veces se encuentran cubiertos por el caparazón.

En algunos moluscos gasterópodos y bivalvos las branquias se encuentran en la cavidad paleal y se han desarrollado unas estructuras ciliadas para facilitar el movimiento continuo de agua.

Gusanos poliquetoshttps://www.youtube.com/watch?v=I4NNFBy5qA8

Disección de cangrejo:http://ntic.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2003/todocorazon/

Modalidades de respiraciónhttps://www.youtube.com/watch?v=qIdc-KiycyI

Respiración en peceshttps://www.youtube.com/watch?v=pqXToz5lfNshttp://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/animal/contenidos7.htm

Según donde se localicen pueden ser: Branquias internas:

Protegidas por estructuras corporales como el opérculo de los peces óseos, o Situadas en hendiduras branquiales que están a ambos lados de la faringe, en los cartilaginosos.

Interior muy vascularizado. Los vasos sanguíneos se encuentran dispuestos de forma que el paso de agua a través de las branquias es opuesto a la circulación sanguínea. Este mecanismo contracorriente permite un intercambio de gases muy eficiente.

En los peces cartilaginosos el agua entra por la boca y por unos orificios llamados espiráculos, pasa a la faringe y sale por las hendiduras branquiales.

En los peces óseos el agua entra por la boca a una cámara branquial y sale al exterior por debajo del opérculo que protege a las branquias.

2.4. Respiración pulmonar

Característica de anfibios adultos, reptiles, aves y mamíferos.

También de algunos invertebrados como arácnidos y moluscos como el caracol.

El intercambio gaseoso se realiza en los pulmones.

Pulmones de invertebrados Arácnidos y moluscos como el caracol.

No tienen mecanismos de ventilación.

Los orificios que comunican con el exterior están siempre abiertos.

Tienen forma de saco.

En arácnidos, están en la base del abdomen, tienen forma de laminillas o libro y se abren al exterior por dos ranuras.

Pulmones de invertebrados En caracoles, una zona de la cavidad paleal está

muy vascularizada y funciona como pulmón.

Pulmones de vertebrados Órganos en forma de sacos pares.

Se produce ventilación pulmonar, entrada y salida de aire de forma alternativa por movimientos de inspiración y espiración.

Pulmones de vertebrados El intercambio de gases tiene lugar en los alveolos

pulmonares, de pared muy fina y rodeados de una amplia red de capilares que recogen el oxígeno y ceden el dióxido de carbono.

Pulmones de vertebrados Los anfibios tienen pulmones muy simples en forma de

saco.

Pulmones de vertebrados En los reptiles los pulmones son mayores que en los

anfibios y presentan cavidades divididas en cámaras por tabiques que aumentan la superficie de intercambio gaseoso.

Pulmones de vertebrados En aves los pulmones son pequeños y se comunican

con los sacos aéreos. Son pares y se extienden por diversas partes del cuerpo como el interior de los huesos largos.

Los bronquios terminan en unos tubos muy finos o parabronquios, a través de los cuales pasa el aire hacia los sacos aéreos.

Intercambio gaseoso en inspiración y espiración.

Disminuyen el peso relativo ↑ ligereza del ave.

Pulmones de vertebrados En mamíferos los pulmones son órganos esponjosos

situados en la cavidad torácica.

Formados por el árbol bronquial, conjunto de bronquios que se ramifican hasta formar los alveolosy por vasos sanguíneos y tejido conjuntivo.

3. El aparato respiratorio humano

Vías respiratorias Pulmones

3.1. Vías respiratorias

Entrada de aire por las fosas nasales (mucosa respiratoria o pituitaria roja y mucosa olfativa o pituitaria amarilla), que de ahí pasa a faringe, laringey tráquea.

Mucosa pituitaria ≠ glándula pituitaria (o hipófisis) La mucosa respiratoria o pituitaria roja recubre la

mayor parte de la fosa nasal, y contiene células ciliadas y células caliciformes que secretan moco. El moco forma una capa superficial donde quedan atrapadas las partículas extrañas, que son arrastradas por el movimiento de los cilios hacia la faringe para ser eliminadas. Además esta mucosa sirve para humedecer y calentar el aire respirado.

La mucosa olfativa o pituitaria amarilla está situada en la parte superior de las fosas nasales, y contiene células nerviosas olfativas, donde reside el sentido del olfato.

3.1. Vías respiratorias En la entrada de la laringe está el cartílago epiglotis,

que la cierra para evitar que el bolo alimenticio pase a las vías respiratorias.

La laringe está formada por cartílagos y representa el aparato fonador.

En su interior existen unos repliegues, las cuerdas vocales, que vibran al paso del aire produciendo sonidos con tonos diferentes.

https://www.youtube.com/watch?v=cJk7E6Yyb5E

3.1. Vías respiratorias La tráquea se sitúa debajo de la laringe, delante del

esófago.

Paredes de cartílago en forma de C, lo que evita su colapso.

Presenta un epitelio ciliado rico en glándulas mucosas, donde se retienen las partículas extrañas que entran por el aire.

Órgano: Tráquea. Especie: A, B, C: Rata. (Ratus norvegicus); D: Conejo (Oryctolagus cuniculus). Técnica: Secciones de parafina teñidas con A y C) PAS-hematoxilina;

B) hematoxilina-eosina; D) Van Gieson.

Tráquea Especie: ratón (Mus musculus; mamíferos)Técnica: hematoxilina-eosina en cortes de 8 micras de parafina.

3.1. Vías respiratorias La tráquea se divide en dos bronquios, que también

presentan cartílago y células ciliadas en su estructura y que se introducen en los pulmones.

Los bronquios se ramifican en bronquiolos, que terminan en unos ensanchamientos llamados vesículas pulmonares que, a su vez, se dividen en alveolos.

3.2. Pulmones Situados en el tórax, encima del diafragma y

protegidos por el esternón y las costillas.

3.2. Pulmones Alrededor de los pulmones existe una doble capa

serosa, la pleura, en cuyo interior está el líquido pleural.

La capa interna se adosa a los pulmones, y la externa al interior de la caja torácica.

3.2. Pulmones La unidad anatómica y funcional son los alvéolos

pulmonares.

Cada alvéolo está formado por una capa de tejido endotelial, rodeada de una red de capilaressanguíneos.

SISTEMA RESPIRATORIO HUMANOhttps://www.youtube.com/watch?v=VzhefVyGfs4

Funcionamiento del Sistema Respiratoriohttps://www.youtube.com/watch?v=Ve0BGid_L-E

El funcionamiento del sistema respiratorio (usar éste en clase)https://www.youtube.com/watch?v=CEmcS_FPu2k

Fisiología del sistema respiratorio (más complejo, más información)https://www.youtube.com/watch?v=t7vg92VaTwk

Sistema respiratorio:https://www.youtube.com/watch?v=FGhcCNxtmpA

Los pulmones (usar éste):https://www.youtube.com/watch?v=Ve-z9UUTRfU

4. La ventilación pulmonar y el intercambio de gases La inspiración introduce aire a los pulmones. Se

contraen los músculos intercostales, los pectorales y el diafragma. Los dos primeros elevan las costillas y el diafragma desciende, lo que hace que se ensanche la caja torácica y aumente el volumen de los pulmones.

Entonces, la presión de los pulmones es menor y el aire entra a las vías respiratorias.

La espiración es un movimiento pasivo de los músculos contraídos. Los intercostales y pectorales se relajan y el diafragma se eleva, reduciendo el volumen torácico y pulmonar, lo que produce la expulsión del aire.

4. La ventilación pulmonar y el intercambio de gases

4. La ventilación pulmonar y el intercambio de gases

Los movimientos de inspiración y espiración están controlados por el sistema nervioso (en el bulbo raquídeo, en el tronco del encéfalo).

14 movtos./min en persona adulta en reposo.

Vol. pulmonar = 3,5-5 L. 0,5 L/movto.

4.1. Intercambio alveolar de gases

Es un proceso físico-químico de difusión simple entre el aire inspirado de los alvéolos pulmonares y la sangre de los capilares.

El aire inspirado tiene más cantidad de oxígeno, el cual produce un gradiente de presión positivo que le hace entrar al interior del capilar alveolar y al interior del eritrocito (se une a la hemoglobina formando oxi-hemoglobina)

4.1. Intercambio alveolar de gases El aire inspirado en los alvéolos tiene menor

concentración de dióxido de carbono que la sangre que llega a los alvéolos, por lo que este gas difunde desde la sangre hasta el interior de los alvéolos.

En la espiración el aire cargado de dióxido de carbono sale al exterior y, en una nueva inspiración los alvéolos se llenan de aire con alta concentración de oxígeno.

5. La función de excreción Último proceso de la NUTRICIÓN. Eliminación de desechos procedentes del metabolismo

celular: Derivados nitrogenados

Sales minerales

Dióxido de carbono ap. respiratorio

En invertebrados: sistema de túbulos especializados para eliminación de sustancias.

En vertebrados: aparato excretor con riñones.

HOMEOSTASIS: regulación de la composición del medio interno mantenimiento de una composición constante.

Disueltos en agua, por el ap. excretor y a través de la piel.

Principales productos de excreción

1. Derivados nitrogenados: catabolismo de las proteínas y ácidos nucleicos.

Amoniaco: muy tóxico, muy soluble en agua. Animales amoniotélicos: Peces óseos

Invertebrados acuáticos como algunos anélidos, crustáceos, moluscos y larvas de anfibios.

Animales amoniotélicos

1. Derivados nitrogenados: Ácido úrico: menos tóxico. Se sintetiza en hígado y se

elimina junto con heces en forma de una pasta blanca semisólida. Animales uricotélicos: Aves

Insectos

Reptiles

Principales productos de excreción

Guano (fertilizante en agricultura por su alto contenido en N)

1. Derivados nitrogenados: Urea: poco tóxica. Se sintetiza en hígado y se elimina

junto disuelta en agua. Animales ureotélicos: Peces cartilaginosos

Anfibios

Mamíferos

Principales productos de excreción

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/animal/contenidos12.htm

Principales productos de excreción2. Agua y sales minerales:

Se excretan para regular su concentración en el medio interno (mantenerla en unos niveles adecuados):

Homeostasis

6. Órganos de excreción en invertebrados

Poríferos, cnidarios y equinodermos: difusión directahacia el medio externo a través de la superficie corporal.

Órganos tubulares especializados en el resto de grupos: Protonefridios Platelmintos

Metanefridios Anélidos y moluscos.

Glándulas antenales y maxilares Crustáceos.

Túbulos de Malpighi Insectos, miriápodos y arácnidos.

Protonefridios de platelmintos

Metanefridios de anélidos y moluscos

Glándulas antenales y maxilares de crustáceos

(ANTENALES)

Túbulos de Malpighi de insectos, miriápodos y arácnidos

Aparato urinariohttps://www.youtube.com/watch?v=MHe8bQI3aSk

Sustancias nitrogenadas que pueden excretar los vertebrados y componentes del aparato urinario:https://www.youtube.com/watch?v=kXERVFvTioM&list=PLBFF8517D64B37FE8

Partes de la nefrona y las acciones que en ella se producen:https://www.youtube.com/watch?v=dfKQ7A-9yZ0

7. Aparato excretor en vertebrados: sistema renal o urinario

Riñones: formación de la orina en las nefronas por procesos de filtración, reabsorción y secreción.

Uréteres: conducción de la orina hasta la vejiga. Vejiga: almacenamiento de la orina. Ausente en

aves. Conducto urinario para eliminación de la orina al

medio exterior. Según grupos animales: Conducto urinario detrás del ano: en peces.

Cloaca: en anfibios, reptiles y aves.

Uretra: en mamíferos.

Sistema urinario en mamíferos

El riñón

El riñón y la nefrona

8. Las nefronas y la formación de la orina Nefrona: unidad funcional y estructural del riñón. Partes:

Cápsula de Bowman, rodeando el glomérulo renal (red de capilares conectados con la arteriola aferente y la eferente).

T.C.P. Asa de Henle, con rama descendente y ascendente

(en la médula renal).

T.C.D. Tubo colector (compartido por varias nefronas) que

desemboca en la pelvis renal.

La nefrona

La nefrona: glomérulo

El riñón

Pirámide renal: tubos colectores

Corteza renal: corpúsculos y túbulos

Órgano: Riñón. Especie: Rata. (Ratus norvegicus). Técnica: Parafina teñida con hematoxilina-eosinaA: Corpúsculo renal; B: Túbulo contorneado proximal; C: Túbulo recto proximal; D: Segemento delgado del asa de Henle; E: Túbulo recto distal; F: Túbulo contorneado distal; G: Túbulo colector.

La nefrona

8.1. Formación de la orina FILTRACIÓN GLOMERULAR:

Composición del filtrado similar al plasma (excepto en [proteínas]): agua, glucosa, aa, vitaminas, sales minerales, productos de desecho como urea, ácido úrico y creatinina. Unos 125 ml/min.

REABSORCIÓN TUBULAR: Por difusión pasiva o transporte activo. TCP: agua, glucosa, aa, vit., urea, Cl-, Na+, K+, HCO3-, PO4-

3, proteínas. Asa de Henle: agua (descendente), Na+ y Cl- (ascendente). TCD: agua y Na+. Unos 124 ml/min formación de 1 ml de orina / min. En determinadas circunstancias, agua en tubos colectores.

SECRECIÓN TUBULAR: K+, creatinina y fármacos

La orina pasa de los colectores a la pelvis renal uréteresvejiga (0,5 l). Se forman unos 1,5 L de orina/día

Partes de la nefrona y las acciones que en ella se producen:https://www.youtube.com/watch?v=dfKQ7A-9yZ0

Formación de la orina (Lourdes Luengo):http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esobiologia/3quincena9/3quincena9_contenidos_4b.htm