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41.0: Preludio a la regulación y excreción osmótica - Biología

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La recomendación de ingesta diaria para el consumo humano de agua es de ocho a diez vasos de agua. Para lograr un equilibrio saludable, el cuerpo humano debe excretar de ocho a diez vasos de agua todos los días. Esto ocurre a través de los procesos de micción, defecación, sudoración y, en pequeña medida, respiración. Los órganos y tejidos del cuerpo humano están empapados en fluidos que se mantienen a temperatura, pH y concentración de solutos constantes, todos elementos cruciales de la homeostasis. Los solutos en los fluidos corporales son principalmente sales minerales y azúcares, y la regulación osmótica es el proceso por el cual las sales minerales y el agua se mantienen en equilibrio. La homeostasis osmótica se mantiene a pesar de la influencia de factores externos como la temperatura, la dieta y las condiciones climáticas.


Preguntas de pensamiento crítico

¿Por qué es importante la excreción para lograr el equilibrio osmótico?

¿Por qué los iones de electrolitos se mueven a través de las membranas por transporte activo?

¿Por qué el asa de Henle y los vasa recta son importantes para la formación de orina concentrada?

Describe la estructura del riñón.

¿Por qué podrían haber evolucionado órganos especializados para la excreción de desechos?

Explique dos sistemas excretores diferentes además de los riñones.

En términos de evolución, ¿por qué podría haber evolucionado el ciclo de la urea en los organismos?

Compara y contrasta la formación de urea y ácido úrico.

Describe cómo las hormonas regulan la presión arterial, el volumen sanguíneo y la función renal.

¿Cómo funciona el mecanismo renina-angiotensina-aldosterona? ¿Por qué lo controlan los riñones?

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    • Autores: Connie Rye, Robert Wise, Vladimir Jurukovski, Jean DeSaix, Jung Choi, Yael Avissar
    • Editor / sitio web: OpenStax
    • Título del libro: Biología
    • Fecha de publicación: 21 de octubre de 2016
    • Ubicación: Houston, Texas
    • URL del libro: https://openstax.org/books/biology/pages/1-introduction
    • URL de la sección: https://openstax.org/books/biology/pages/41-critical-thinking-questions

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    41.3 Sistemas de excreción

    Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

    • Explicar cómo funcionan las vacuolas, presentes en los microorganismos, para excretar los desechos.
    • Describir la forma en que las células de llama y la nefridia en los gusanos realizan funciones excretoras y mantienen el equilibrio osmótico.
    • Explicar cómo los insectos usan los túbulos de Malpighi para excretar desechos y mantener el equilibrio osmótico.

    Los microorganismos y los animales invertebrados utilizan mecanismos más primitivos y simples para deshacerse de sus desechos metabólicos que el sistema de riñón y función urinaria de los mamíferos. Tres sistemas excretores evolucionaron en los organismos antes que los riñones complejos: vacuolas, células de llama y túbulos de Malpighi.

    Vacuolas contráctiles en microorganismos

    La característica más fundamental de la vida es la presencia de una célula. En otras palabras, una celda es la unidad funcional más simple de una vida. Las bacterias son organismos procariotas unicelulares que tienen algunos de los procesos de vida menos complejos, sin embargo, los procariotas como las bacterias no contienen vacuolas unidas a la membrana. Las células de microorganismos como bacterias, protozoos y hongos están unidas por membranas celulares y las utilizan para interactuar con el medio ambiente. Algunas células, incluidos algunos leucocitos en los seres humanos, pueden engullir los alimentos por endocitosis, la formación de vesículas por involución de la membrana celular dentro de las células. Las mismas vesículas pueden interactuar e intercambiar metabolitos con el entorno intracelular. En algunos organismos eucariotas unicelulares como la ameba, que se muestra en la figura 41.9, los desechos celulares y el exceso de agua se excretan por exocitosis, cuando las vacuolas contráctiles se fusionan con la membrana celular y expulsan desechos al medio ambiente. Las vacuolas contráctiles (CV) no deben confundirse con las vacuolas, que almacenan alimentos o agua.

    Células de llamas de Planaria y Nephridia de gusanos

    A medida que los sistemas multicelulares evolucionaron para tener sistemas de órganos que dividían las necesidades metabólicas del cuerpo, los órganos individuales evolucionaron para realizar la función excretora. Las planarias son gusanos planos que viven en agua dulce. Su sistema excretor consta de dos túbulos conectados a un sistema de conductos muy ramificado. Las células de los túbulos se denominan células de llama (o protonefridia) porque tienen un grupo de cilios que parece una llama parpadeante cuando se observa al microscopio, como se ilustra en la figura 41.10a. Los cilios impulsan la materia de desecho por los túbulos y fuera del cuerpo a través de los poros excretores que se abren en la superficie del cuerpo. Los cilios también extraen agua del líquido intersticial, lo que permite la filtración. Cualquier metabolito valioso se recupera por reabsorción. Las células de la llama se encuentran en los gusanos planos, incluidas las tenias parásitas y las planarias de vida libre. También mantienen el equilibrio osmótico del organismo.

    Las lombrices de tierra (anélidos) tienen estructuras excretoras ligeramente más evolucionadas llamadas nefridias, ilustradas en la figura 41.10b. Hay un par de nefridias en cada segmento de la lombriz de tierra. Son similares a las células de llama en que tienen un túbulo con cilios. La excreción se produce a través de un poro llamado nefridioporo. Están más evolucionadas que las células de llama en el sentido de que tienen un sistema de reabsorción tubular por una red capilar antes de la excreción.

    Túbulos de insectos de Malpighi

    Los túbulos de Malpighi se encuentran revistiendo el intestino de algunas especies de artrópodos, como la abeja ilustrada en la Figura 41.11. Por lo general, se encuentran en pares y el número de túbulos varía según la especie de insecto. Los túbulos de Malpighi son contorneados, lo que aumenta su superficie, y están revestidos de microvellosidades para la reabsorción y el mantenimiento del equilibrio osmótico. Los túbulos de Malpighi funcionan de manera cooperativa con glándulas especializadas en la pared del recto. Los fluidos corporales no se filtran como en el caso de la nefridia, la orina es producida por mecanismos de secreción tubular por las células que recubren los túbulos de Malpighi que están bañadas en hemolinfa (una mezcla de sangre y líquido intersticial que se encuentra en insectos y otros artrópodos, así como en la mayoría de los casos). moluscos). Los desechos metabólicos como el ácido úrico se difunden libremente en los túbulos. Hay bombas de intercambio que recubren los túbulos, que transportan activamente iones H + al interior de la célula y los iones K + o Na + salen del agua de forma pasiva para formar orina. La secreción de iones altera la presión osmótica que atrae agua, electrolitos y desechos nitrogenados (ácido úrico) hacia los túbulos. El agua y los electrolitos se reabsorben cuando estos organismos se enfrentan a ambientes con poca agua y el ácido úrico se excreta en forma de pasta o polvo espeso. No disolver los desechos en el agua ayuda a estos organismos a conservar el agua, lo que es especialmente importante para la vida en ambientes secos.

    Enlace al aprendizaje

    Vea una cucaracha disecada, incluido un vistazo de cerca a sus túbulos de Malpighian, en este video.


    Resumen del capítulo

    Las concentraciones de solutos a través de membranas semipermeables influyen en el movimiento del agua y los solutos a través de la membrana. Es el número de moléculas de soluto y no el tamaño molecular lo que es importante en la ósmosis. La osmorregulación y el equilibrio osmótico son funciones corporales importantes que dan como resultado el equilibrio de agua y sal. No todos los solutos pueden atravesar una membrana semipermeable. La ósmosis es el movimiento del agua a través de la membrana. La ósmosis ocurre para igualar el número de moléculas de soluto a través de una membrana semipermeable mediante el movimiento del agua hacia el lado de mayor concentración de soluto. La difusión facilitada utiliza canales de proteínas para mover moléculas de soluto de áreas de mayor a menor concentración, mientras que se requieren mecanismos de transporte activo para mover solutos contra gradientes de concentración. La osmolaridad se mide en unidades de miliequivalentes o miliosmoles, los cuales toman en consideración el número de partículas de soluto y la carga en ellas. Los peces que viven en agua dulce o salada se adaptan siendo osmorreguladores u osmoconformadores.

    41.2 Los riñones y los órganos osmorreguladores

    Los riñones son los principales órganos osmorreguladores en los sistemas de los mamíferos; funcionan para filtrar la sangre y mantener la osmolaridad de los fluidos corporales a 300 mOsm. Están rodeados por tres capas y están formados internamente por tres regiones distintas: la corteza, la médula y la pelvis.

    Los vasos sanguíneos que transportan sangre hacia y desde los riñones surgen y se fusionan con la aorta y la vena cava inferior, respectivamente. Las arterias renales se ramifican desde la aorta y entran al riñón donde se dividen en arterias segmentarias, interlobares, arqueadas y corticales radiadas.

    La nefrona es la unidad funcional del riñón, que filtra activamente la sangre y genera orina. La nefrona está formada por el corpúsculo renal y el túbulo renal. Las nefronas corticales se encuentran en la corteza renal, mientras que las nefronas yuxtamedulares se encuentran en la corteza renal cerca de la médula renal. La nefrona filtra e intercambia agua y solutos con dos conjuntos de vasos sanguíneos y el líquido tisular de los riñones.

    Hay tres pasos en la formación de la orina: la filtración glomerular, que ocurre en el glomérulo, la reabsorción tubular, que ocurre en los túbulos renales y la secreción tubular, que también ocurre en los túbulos renales.

    41.3 Sistemas de excreción

    Se han desarrollado muchos sistemas para excretar desechos que son más simples que los sistemas urinario y renal de los animales vertebrados. El sistema más simple es el de las vacuolas contráctiles presentes en los microorganismos. Las células de la llama y la nefridia en los gusanos realizan funciones excretoras y mantienen el equilibrio osmótico. Algunos insectos han desarrollado túbulos de Malpighi para excretar desechos y mantener el equilibrio osmótico.

    41.4 Residuos nitrogenados

    El amoníaco es el desecho producido por el metabolismo de compuestos que contienen nitrógeno como proteínas y ácidos nucleicos. Mientras que los animales acuáticos pueden excretar fácilmente amoníaco en su entorno acuoso, los animales terrestres han desarrollado mecanismos especiales para eliminar el amoníaco tóxico de sus sistemas. La urea es el principal subproducto del metabolismo del amoníaco en los animales vertebrados. El ácido úrico es el principal subproducto del metabolismo del amoníaco en aves, artrópodos terrestres y reptiles.

    41.5 Control hormonal de las funciones osmorreguladoras

    Las señales hormonales ayudan a los riñones a sincronizar las necesidades osmóticas del cuerpo. Las hormonas como la epinefrina, la norepinefrina, la renina-angiotensina, la aldosterona, la hormona antidiurética y el péptido natriurético auricular ayudan a regular las necesidades del cuerpo, así como la comunicación entre los diferentes sistemas de órganos.

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      • Autores: Connie Rye, Robert Wise, Vladimir Jurukovski, Jean DeSaix, Jung Choi, Yael Avissar
      • Editor / sitio web: OpenStax
      • Título del libro: Biología
      • Fecha de publicación: 21 de octubre de 2016
      • Ubicación: Houston, Texas
      • URL del libro: https://openstax.org/books/biology/pages/1-introduction
      • URL de la sección: https://openstax.org/books/biology/pages/41-chapter-summary

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      Ver el vídeo: membrana semipermeable (Mayo 2022).