T 6 OSMORREGULACIÓN Y EXCRECIÓN

• Flamencos en el lago salino Bogoria (Kenya): modificación en las patas para soportar la salinidad.

  -Artemia salina, artrópodo que resiste a concentraciones ultrasalinas que vive en el lago

  
• AGUA


  Elemento más importante para la VIDA:

  -La vida se originó en el medio acuático.

  -Es el DISOLVENTE UNIVERSAL (reacciones metabólicas transcurren en medio acuoso)

  -“Mar interno”-> componente ESTRUCTURAL y TERMORREGULADOR de todos los animales.
• AGUA


  El agua que tenemos en nuestro cuerpo está en CORRIENTE CONTÍNUA--> la ingerimos (alimentos, bebidas y reacciones), pasa a la sangre y líquido intersticial y la excretamos (evaporación y excreción) constantemente.

  -Constituye un 60-90% de la masa corporal de los animales y es MAYOR EN INVERTEBRADOS DE CUERPO BLANDO que en animales con materiales esqueléticos rígidos.

  En algunos animales (cuerpo blando) llega a constituir un 90% del cuerpo. (tienen un gran porcentaje de líquido EXTRACELULAR). En animales vertebrados el FLUIDO INTRACELULAR es el predominante.
• LÍQUIDOS CORPORALES


  ES IMPORTANTE MANTENER ESTABLE EL VOLUMEN ACUOSO

  LÍQUIDOS CORPORALES 3 espacios en los que se distribuyen:

  • Interior de la célula (LÍQUIDO INTRACELULAR)
  • Espacios entre células (LIQUIDO INTERSTICIAL)
  • Compartimentos vasculares (LÍQUIDO CELÓMICO, PLASMA SANGUÍNEO, HEMOLINFA)

  Punto de vista FUNCIONAL: MEDIO INTERNO (espacios entre células + compartimentos vasculares) y MEDIO INTRACELULAR.

  El flujo intra y extracelular entre estos dos medios determinarán DIFERENCIA DE POTENCIAL ELÉCTRICO en las células (efecto en la movilidad muscular y en el impulso nervioso)

  
• IONES


  A parte de agua también debemos tener en cuenta los iones que se encuentran a ambos lados de la membrana.

  -IONES POTASIO (K+ ) son los principales CATIONES intracelulares--> necesitamos ALTAS CONCENTRACIONES( dan integridad funcional y estabilidad a las proteínas transmembrana)

  -IONES SODIO (Na+ ) y ION CLORO (Cl- )mantener a BAJAS CONCENTRACIONES dentro del citoplasma-->desestabilizan las proteínas celulares.
• HOMEOSTASIS


  HOMEOSTASIS= Conjunto de fenómenos de autorregulación, conducentes al mantenimiento de una relativa constancia en la composición y las propiedades del medio interno de un organismo.

  -Concentración de agua y solutos entre el FIC y el FEC en unos límites muy estrechos para que las REACCIONES METABÓLICAS de las que depende la vida se lleven a cabo de FORMA ESPONTÁNEA
• OSMORREGULACIÓN


  Mantenimiento de la homeostasis del cuerpo respecto al MEDIO INTRACELULAR (concentraciones de soluto y al contenido de agua).

  • Regula el MOVIMIENTO DE AGUA que sigue a los solutos por ósmosis.
  • Depende del MOVIMIENTO CONTROLADO DE SOLUTOS entre los líquidos internos y el ambiente externo.
• BALANCE HÍDRICO


  El balance hídrico tanto en animales terrestres como en animales acuáticos responde a 2 RETOS AMBIENTALES:

  • VARIANZA OSMÓTICA, resuelta gracias al proceso de ÓSMOSIS-->El agua difundirá de concentraciones menores a mayores para que las dos soluciones sean ISOTONICAS siempre pasa del medio hipotónico al hipertónico). Para ello, las células poseen unas proteínas permeables al agua (ACUAPORINAS)
  • VARIANZA IÓNICA, resuelta gracias a la DIFUSIÓN de solutos.
• ESTRATEGIAS FUNCIONALES

  Existen 3 estrategias funcionales que siguen los animales según su método de respuesta:

  1. evitación
  2. conformidad
  3. regulación
• PRESIÓN OSMÓTICA


  Presión que se debe aplicar a una disolución para DETENER EL FLUJO NETO de disolvente a través de una membrana semipermeable (de medio hipo osmótico a hiper).

  3 tipos de concentraciones según solutos a ambos lados de la membrana:

  1. Hipertónica: mayor concentración de solutos en disolución que en la célula, por tanto, la célula de deshidratará (CRENACIÓN).
  2. Hipotónica: menor concentración que en la célula, por tanto, la célula ganará agua (CITÓLISIS).
  3. Isotónica: igual concentración a ambos lados, por tanto, EQUILIBRIO OSMÓTICO

  
• REGULACIONES


  -Regulación de la VARIANZA OSMÓTICA se da gracias a la ÓSMOSIS

  -Regulación de la VARIANZA IÓNICA: se da gracias a la DIFUSIÓN IÓNICA PASIVA o ACTIVA-->Regulación iónica activa: BOMBA SODIO-POTASIO
• Regulación iónica activa: BOMBA SODIO-POTASIO


  PROTEÍNAS TRANSMEMBRANALES entrada y salida de moléculas, CONFIGURACIÓN ESPECÍFICA, cuando es alterada liberación de iones a ambos lados de la membrana. PASOS:

  1)En el citoplasma hay Na+, afinidad por las ATPasas-->UNIÓN 3 Na+ a los SITIOS ACTIVOS

  2)DEFOSFORILACIÓN del ATP: forma 1 ADP y 1 fósforo inorgánico(Pi).

  3)Pi se unirá a la bomba-->CAMBIOS EN CONFORMACIÓN ESTRUCTURAL. Na+ EXPULSADOS al exterior

  4)Unión de 2 K+ a la cara extracelular-->LIBERACIÓN Pi

  5)Traslocación de la bomba->RECUPERA CONFORMACIÓN INICIAL, y liberación K+

  
• OSMORREGULACIÓN EN DIFERENTES MEDIOS:

  -TERRESTRES: la variable relevante en este caso es la PRESIÓN PARCIAL DEL VAPOR DE AGUA que es la humedad relativa de un lugar y afecta directamente a la pérdida de agua por EVAPORACIÓN.

  -ACUÁTICOS: la SALINIDAD es la variable relevante y según la concentración de las sales encontramos 4 tipos:

  • AGUA HIPERSALINA > MARINOS (1100 mOsm o 35g /kg agua) > AGUA SALOBRE > AGUA DULCE(0,15-15 mOsm o 0,1-0,2g/kg)
  • Existen diversas rutas a través de las cuales el agua y los iones pueden ganarse o perderse para mantener un BALANCE HÍDRICO

  
• ESTRATEGIAS DE ADAPTACIÓN A ESCALA FUNCIONAL


  según cómo interaccionan con el ambiente para mantener el balance hídrico e iónico: EVITACIÓN, CONFORMIDAD Y REGULACIÓN

  -ANIMALES ESTENOHIALINOS: esteno=no tolera. No toleran variaciones de salinidad. ANIMALES MARINOS. NUNCA EVITACIÓN (medio homogéneo). CONFORMISTAS O REGULADORES.

  -ANIMALES EURIHIALINOS: Si toleran las variaciones. ANIMALES TERRESTRES: REGULADORES HIPOSMÓTICOS

  -ANIMALES DE AGUA DULCE: REGULADORES HIPEROSMÓTICOS e IÓNICOS
• ANIMALES ESTENOHIALINOS (MARINOS)


  -No toleran variaciones de salinidad.Nunca evitadores

  -VARIANZA OSMÓTICA: su MEDIO INTERNO es ISOTÓNICO al mar, son individuos con ESTRATEGIA OSMOCONFORMISTA(arriba tabla)

  
  

  OJO!!! teleósteos y tetrápodos acuáticos son REGULADORES HIPOOSMÓTICOS. MEDIO INTERNO HIPOTÓNICO (ESTRATEGIA OSMORREGULADORA)

  
  

  -VARIANZA IÓNICA: CONFORMISTAS IÓNICOS puesto que sus valores de solutos son similares a los del medio.

  
  

  OJO!!! teleósteos, CONDRICTIOS y tetrápodos acuáticos REGULADORES IONICOS, niveles de iones son muy inferiores respecto a los valores iónicos del medio

  
• ANIMALES EURIHIALINOS (TERRESTRES)


  -Si toleran las variaciones. Estrategia igual a teleósteos y tetrápodos marinos.

  -VARIANZA OSMÓTICA: REGULADORES HIPOSMÓTICOS ( mamíferos, aves y reptiles) ya que su medio interno es hipotónico respecto al externo.

  -VARIANZA IÓNICA: REGULADORES IÓNICOS

  
• ANIMALES DE AGUA DULCE

  La osmolaridad típica es de 1-2 mOsm. Entonces, al visualizar la tabla podemos observar que todos los animales de este grupo son HIPERTÓNICOS respecto al medio, es decir, son REGULADORES HIPEROSMÓTICOS, así como REGULADORES IÓNICOS.

  
• DIFERENTES ESTRATEGIAS PARA VARIAS VARIABLES

  CONDRICTIOS: Casi isoosmóticos con el ambiente aunque con ligeras variaciones superiores a la ambiental, por lo que son organismos OSMOCONFORMISTAS y luchan para evitar el flujo de agua. Además son REGULADORES IÓNICOS
• ESTRATEGIAS ANIMALES REGULADORES


  -Condrictios(REGULADOR IÓNICO): Sales minerales están a concentración menor que la del agua del mar por lo que tienen que AÑADIR GRANDES CANTIDADES DE UREA en su líquido interno (sangre) para que el agua entre por ósmosis (de concentraciones menores a mayores).

  • CAPACIDAD SINTETIZAR Y ACUMULAR UREA, que utilizarán como producto de excreción. Cuando se acumula la urea medio interno HIPERTÓNICO.
  • ELIMINACIÓN UREA: Moléculas de METILAMINA que contrarrestan toxicidad.
  • No beben agua, no adquieren una cantidad excesiva de sales inorgánicas como teleósteos
• ESTRATEGIAS ANIMALES HIPERREGULADORES(AGUA DULCE)

  Para adaptarse--> reducir la concentración osmótica del medio interno y corren el RIESGO DE ENCHARCARSE por flujo osmótico al interior corporal y de perder solutos. Estrategias:

  • Tegumentos poco permeables al agua, alta permeabilidad del tegumento a gases. Piel cubierta de moco.
  • Producción de grandes volúmenes de ORINA MUY DILUIDA (reabsorción máxima de sales)
  • Incorporación extrarrenal de sales (PIEL en anfibios, VEJIGA URINARIA en tortugas o BRANQUIAS en peces y crustáceos)
  • Sin estos mecanismos, sus células entrarían en CITÓLISIS

  
• ESTRATEGIAS ANIMALES HIPORREGULADORES(AGUA SALADA)

  • TELEÓSTEOS y TETRÁPODOS MARINOS ( tbn REGULADORES IÓNICOS)
  • riesgo de DESHIDRATARSE POR ÓSMOSIS.
  • estrategias en TELEÓSTEOS:
  • BEBER AGUA DE MAR (sangre muy diluida)
  • EXCRETAN LA SAL por las BRANQUIAS, heces y orina→ principal órgano osmorregulador
  • glándula SALINA RECTAL especializada cerca de la cloaca. Libera al mar una SOLUCIÓN ISOSMÓTICA con la sangre SIN UREA
  • Riñones muy pequeños
• ESTRATEGIAS ANIMALES HIPORREGULADORES(AGUA SALADA)

  • riesgo de DESHIDRATARSE POR ÓSMOSIS. Hay que retener agua y desechar sales.
  • estrategia en TETRÁPODOS MARINOS:
  • -Pierden agua por evaporación y ganan sales con el alimento
  • -Mamíferos marinos excretan orina muy concentrada
  • -Reptiles y aves BEBEN AGUA de mar para retener el agua (sangre muy diluida)
  • Excretan las sales por medio de las GLÁNDULAS DE LA SAL-->apertura de los canales de cloro y potasio de las CÉLULAS DE CLORURO
  • Proceso de HOMEOSTASIS REACTIVA con feedback de RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA inverso de lo que se está persiguiendo

  
• REGULACIÓN OSMÓTICA EN HÁBITATS LITORALES:

  Estrategia de EVITACIÓN TEMPORAL. Los animales acuáticos pueden excavar o sellar sus conchas cuando baja la marea, animales terrestres pueden escalar la vegetación o retirarse a grietas y madrigueras.

  • Animales que permanecen ACTIVOS Y EXPUESTOS todo el tiempo son CONFORMISTAS y EURIHIALINOS (toleran concentraciones de salinidad variable). La regulación depende del ciclo de las mareas y puede ser HIPERosmótica e HIPOosmótica. Nota: Nunca serán aves, porque como pueden volar suelen ser evitadoras.
• ESTRATEGIAS ANIMALES TERRESTRES (EURIHIALINOS):


  -Hay que regular la ganancia/pérdida de agua. REGULADORES HIPOSMÓTICOS.

  -Pérdida de agua ocurre por EVAPORACIÓN, EXCRECIÓN (orina) o HECES.

  -Captación de agua, 3 vías:

  • Agua METABÓLICA (producto del metabolismo oxidativo) entre un 8-10% del total que el organismo necesita. Se forma a partir de la oxidación de carbohidratos, grasas o proteínas.
  • Captación en FASE LÍQUIDA
  • Absorción en FASE VAPOR
• Ejemplo: rata del desierto es muy eficiente para no perder agua por evaporación, ingieren muchas grasas para poder obtener agua a partir de la oxidación--->CAPTACIÓN AGUA METABÓLICA
• OTRAS FUENTES DE CAPTACIÓN DE AGUA(ANIMALES TERRESTRES)

  -AGUA DEL ROCÍO: se forman por condensación. Algunos animales pueden absorberla, por ejemplo, la seda de araña es higroscópica.

  -Suelos y superficies húmedas: BRANQUIAS en cangrejos y en algunos insectos y miriápodos mediante SACOS COXALES.

  -CAPILARIDAD: arañas pueden captar agua por succión o algunos cangrejos captan agua por capilaridad. Muchos cangrejos pueden tomar agua de la arena usando vellosidades cuticulares

  -VAPOR: algunos artrópodos no voladores (ácaros, cucarachas) capacidad de absorber agua del aire no saturado (vapor)
• ECONOMÍA DEL AGUA EN ANIMALES TERRESTRES:


  Riesgos de sufrir deshidratación por evaporaciónDESHIDRATACIÓN POR EVAPORACIÓN-->desbalance de la concentración iónica.

  Pierden agua a través de cualquier superficie permeable al aire, para cualquier humedad relativa inferior al 99,4%. DESARROLLO DE ADAPTACIONES.

  
  

  moluscos del litoral toleran pérdidas entre 35-80%, insectos entre 30-50% y aves y mamíferos 4-12%(poca tolerancia) EXCEPCIONES: Camellos los cuales toleran hasta un 30%, y la rata y el canguro que comen semillas y plantas para recuperar el agua

  
• ADAPTACIONES ANIMALES TERRESTRES PARA EVITAR PÉRDIDAS DE AGUA

  • Tegumento corporal más impermeable

  • Sistema respiratorio con la superficie de intercambio interna

  • Aparato excretor eficaz en la recuperación de agua

  • Aparato reproductor: Fecundación interna, embriones protegidos en huevos o dentro del cuerpo de la hembra

  • Estrategias comportamentales
• • Animales con TEGUMENTOS MUY PERMEABLES: Solo pueden limitar las pérdidas de agua por EVAPORACIÓN minimizando la diferencia de presión de vapor existente entre el interior del animal y el entorno a medios muy húmedos (ranas o caracoles). EXCEPCIÓN: Anfibios de desiertos: Reducen la permeabilidad al agua por SECRECIÓN DE CEROSA.
  • Animales con TEGUMENTOS POCO PERMEABLES: hacen frente a la ausencia de agua en su entorno limitando al máximo la pérdida debida a la evaporación. Por ejemplo, los reptiles o los insectos.
• EXCRECIÓN


  PRODUCCIÓN DE ORINA: El metabolismo de productos nitrogenados produce desechos tóxicos para el cuerpo que tienen que ser expulsados mediante la formación de orina por el aparato excretor.

  • Amonio (NH4): Muy tóxico, hay que liberarlo con MUCHA AGUA.

  • Urea (CON 2H 4). Soluble, menos tóxica (NO REQUIERE TANTA AGUA)

  • Ácido úrico (C 5H 4N 4O3). Poco soluble, se precipita en cristales, pasta (NO REQUIERE AGUA)
• CLASIFICACIÓN DE LOS ANIMALES SEGÚN SUS DESECHOS NITROGENADOS:

  -Amoniotélicos: les interesa desechar mucha agua, son animales ISOTÓNICOS e HIPEROSMÓTICOS (peces, invertebrados marinos)

  -Ureotélicos: condrictios, mamíferos y anfibios.

  -Uricotélicos: excreción de orinas muy pastosas para reducir la pérdida de agua. Reptiles, aves e insectos.

  
• PRODUCCIÓN DE ORINA:


  -La mayoría de los animales eliminan los restos nitrogenados por la orina, que es evacuada al exterior a través de NEFRIDIOS

  • La excreción también es importante en la regulación osmótica y iónica ya que regula el BALANCE DE AGUA Y ELECTROLITOS.

  • ORINA PRIMARIA se produce en la PARTE PROXIMAL del nefridio. Por ULTRAFILTRACIÓN o TRANSPORTE ACTIVO DE IONES

  • A medida que avanza por el tubo se va REGULANDO SU CONCENTRACIÓN mediante REABSORCIÓN (sales, agua u otras sustancia) o SECRECIÓN DE SOLUTOS que deban ser eliminados.
• ÓRGANOS EXCRETORES:


  Todos los órganos excretores tienen una ESTRUCTURA TUBULAR y constan de:

  -ÁREA DE RECOLECCIÓN: donde se forma la orina primaria

  -ÁREA DE MODIFICACIÓN(proximal/distal)--> adición o eliminación de solutos que se han filtrado en la orina primaria

  -ÁREA DE ALMACENAMIENTO

  
• MODIFICACIÓN DE SOLUTOS DE LA ORINA: Se retiran/añaden determinados solutos antes de liberación de orina, pues la glucosa o los aminoácidos son reabsorbidos (se recuperarán solutos útiles o agregarán componentes extra no deseados)

  CAMBIOS EN EL VOLUMEN Y LA CONCENTRACIÓN DE ORINA: una parte importante del volumen de la orina debe ser recuperado, puede llegar a ser hasta del 99%, tanto iones como agua.

  Esos CAMBIOS DE REABSORCIÓN de iones y agua se realizan especialmente en el epitelio usando BOMBAS DE IONES EN CONTRA DE GRADIENTE: reabsorción de iones y agua.

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  -PROTONEFRIDIOS (platelmintos, anélidos poliquetos, rotíferos y larvas): presente en animales acelomados o pseudocelomados y algunas larvas (anélidos y moluscos).

  El líquido entra al TUBO NEFRIDIAL por efecto del movimiento ciliar (CÉLULAS FLAMÍGERAS) o flagelar (SOLENOCITOS). La orina es expulsada hacia el exterior por el NEFRIDIOPORO

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  -METANEFRIDIOS(anélidos y moluscos): son propios de animales en los que hay sistema vascular. La ultrafiltración se lleva a cabo por una cápsula de FILTRACIÓN ASOCIADA AL SISTEMA CIRCULATORIO (PODOCITOS).

  El filtrado pasa al líquido celómico y es colectado por el NEFROSTOMA (embudo), entra al TUBO NEFRIDIAL y la orina es expulsada hacia el exterior por el NEFRIDIOPORO

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  -Túbulos de Malpighi (insectos, arácnidos y miriápodos): tubos excretores distribuidos por todo el cuerpo. Tienen un EXTREMO CIEGO y otro ABIERTO donde vierten al intestino los productos de deshecho.

  En el intestino se reabsorben las sustancias útiles y se expulsa la orina, en forma de ÁCIDO ÚRICO (C5H4N4O3). ADAPTACIÓN PARA EVITAR PÉRDIDAS DE AGUA

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  • GLÁNDULAS ANTENALES(crustáceos): Cámara glandular rodeada de capilares donde se recoge el filtrado.
  • La orina pasa a un tubo excretor (absorción), una vejiga muscular y finalmente al poro excretor. Presente en ESPECIES DE AGUA DULCE PARA RE-ABSORBER SALES (p.ej cangrejo de río).

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  • GLÁNDULAS COXALES: similares a las glándulas verdes de los crustáceos pero se encuentran al lado de las COXAS de los arácnidos (cerca del esófago)

  
• TIPOS DE APARATOS EXCRETORES:

  • RIÑONES (vertebrados): unidad básica funcional es la NEFRONA, compuesta por el CORPÚSCULO y los TÚBULOS RENALES
  • función principal: eliminación de toxinas, pero también participa en la REGULACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE ELECTROLITOS, la relación ácido-base y la presión sanguínea.
  • La orina se forma en tres procesos fisiológicos bien definidos: FILTRACIÓN, REABSORCIÓN, SECRECIÓN