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Biología 4

Intercambios de materia y energía: de la célula al ecosistema

Los seres vivos como sistemas abiertos

Las células como sistemas abiertos Los ecosistemas como sistemas abiertos

Llaves Serie

¿Cómo funciona

este libro?

Bloque

Páginas de desarrollo

Presenta los contenidos de los capítulos y la secuencia en que aparecen. Muestra los ejes temáticos que organizan el libro según el diseño curricular. A partir de una imagen y texto, se plantean preguntas que indagan sobre los conocimientos previos.

ecosistema subsidiado producto agropecuario nutriente específicos del nivel.

La presencia de imágenes, ilustraciones Palabras clave: herbicida agrícola insumo plaguicida y esquemas facilita la comprensión de laactividad lectura.

III Los ecosistemas

Los ecosistemas son sistemas formados por poblaciones de diversas especies que habitan en un determinado medio físico. Sin embargo, estos componentes no se encuentran aislados. Los seres vivos interactúan entre ellos a través de relaciones de cooperación, competencia, predación y simbiosis, entre otras. A su vez necesitan del medio que los rodea, por ejemplo, para refugiarse o hidratarse y, en su uso, generan modificaciones en el ambiente. Estas interacciones involucran intercambios de materia y energía entre los componentes.

como sistemas abiertos

Los niveles de organización

Dinámica de los ecosistemas La homeostasis de los ecosistemas

ˇ Los disturbios en el ecosistema ˇ Las sucesiones ecológicas ˇ Las etapas de una sucesión ˇ La modificación del sustrato ˇ

CAPÍTULO 09

Materia y energía en los ecosistemas Los sistemas ecológicos

ˇ Las relaciones alimentarias ˇ Las cadenas y redes tróficas ˇ El flujo de la energía ˇ El ciclo de la materia ˇ Los ciclos biogeoquímicos ˇ

Los ecosistemas tampoco se encuentran aislados. La luz solar permite el ingreso de energía necesario para que las plantas y algas realicen la fotosíntesis y hagan posible la subsistencia de otras formas de vida heterótrofas. Todo esto hace que los ecosistemas se consideren sistemas abiertos.

CAPÍTULO 10

Las estructuras de los ecosistemas

ˇ Los ecosistemas ˇ Los factores abióticos de los ecosistemas ˇ Las poblaciones ˇ Las comunidades ˇ

Los agroecosistemas Reciclado de materia

Por otro lado, la reducción de la biodiversidad en los agroecosistemas y la selección artificial de ciertas planAl igual que el flujo de la energía, el ciclo de la materia tas y animales conduce a que estos sistemas ecológicos la Revolución Neolítica, los seresLahumanos seDesde ve alterado en los agroecosistemas. materia orgáno se autorregulen y sean vulnerables a las plagas, enempezaron a transformar ambientesprimarios naturales–o con nica generada por los productores por los fermedades y variaciones climáticas. en los ecosistemas naturales, en del losuso un propósito: la producción alimentos, fibras y consumidores primarios en de el caso de la ganadería– no Como Por ocurre esta razón, los agroecosistemas requieren solar es principal fuente de combustibles.

Así surgieron los primeros se transfiere completamente a los nivelesagroecotróficos supe- agroecosistemas de plaguicidasla –yluz vacunas, en la el caso del ganado–, de la Esta es transformada en energía para química por el sistemas, un sistema intermedio los del energía. riores presentes en biológico el ambiente sino queentre se extrae modificación genética de organismos la tolerancia proceso de fotosíntesis y almacenada como biomasa. ecosistemas naturales y los urbanos.

Veamos… mismo para luego ser consumida por los seres humanos. de condiciones adversas y enfermedades, y del riego, enSin existen otros ingresos energéticos: comA su vez, la descomposición presente en los agroecotreembargo, otros insumos externos. producto agropecuario nutrientesemillas, riego maquinarias, agroquímicos, Palabras sistemas comparada con a los ecosistemas bustibles, Esinsumo decir que plaguicida mientras más alejado esté el agroecosisclave:: es inferior clave herbicida actividad agrícola externo, trabajo humano, datosmayor climatológicos, modi- de naturales debido a que la materia orgánica muerta tema del clímax, será la cantidad Los agroecosistemas Recicladoficaciones de materia Por otro lado, la reducción de la biodiversidad en los Laque agricultura y la ganadería han comenzado hace genéticas, etcétera.

Todo eso hace quehumano los agroecosistemas que y la selección artificial de ciertas planqueda disponible para los organismos detrienergía deberá invertir el ser Al igual que el flujo de la energía, el ciclo de la materia tas y animales conduce a que estos sistemas ecológicos aproximadamente años.

Desde entonces se han sistemas subsidiados.

Desde la Revolución Neolítica, los seres 10.000 humanos Flujo de energía y productividad se ve alterado agroecosistemas en los agroecosistemas. La materia orgá- sean no se autorregulen y sean vulnerables a las plagas, entívoros es menor.

Por este motivo, muchos suepara mantenerlo en ese estado. empezaron a transformar ambientes naturales con nica generada por los productores primarios –o por los fermedades y variaciones climáticas.

Como ocurre en los ecosistemas naturales, en los el deun propósito: la producción de alimentos, fibras y consumidores primarios en el vez, caso de lala ganadería– no Portampoco esta razón, los agroecosistemas requieren del uso convertido en actividades fundamentales para A su energía fluye a través de los niveagroecosistemas luz solar esde la principal fuente de combustibles.

Así surgieron los sus primeros nutrientes agroecose transfiere completamente a los niveles tróficos supede plaguicidas –y vacunas, en el caso del ganado–, de la los pierden a lolalargo años energía. Esta es transformada en energía química por el sistemas, un sistema biológico intermedio entre los riores presentes en el ambiente sino que se extrae del modificación genética de organismos para la tolerancia sarrollo humano.

Sus prácticas han ido como alterando los les tróficos como haríaadversas en yun ecosistema natural. En fotosíntesis biomasa. ecosistemas naturales y los urbanos. Veamos… mismo para luego ser consumida por los seres humanos. lo de condiciones enfermedades, y del riego, ende cultivo y cosecha conproceso lo decual esy almacenada necesario A su vez, la descomposición presente en los agroecoSin embargo, existen otros ingresos energéticos: comtre otros insumos externos.

[FIG. 228] esel agroecosissistemas es inferior comparada de con los ecosistemas bustibles, maquinarias, agroquímicos, semillas,de riego la tieEs decir que mientras más alejado esté ecosistemas la labranza el caso los cultivos, el objetivo obtener su mayor Ecosistemas agrícolas un ingresonaturales extra pormediante medio dehumano, fertilizantes naturales debido a que la materia orgánica muerta externo, trabajo datos climatológicos, moditema del clímax, mayor será la cantidad de Muchos campos abandonados La agricultura y la ganadería han comenzado hace que queda disponible para los organismos detrificaciones genéticas, etcétera. Todo eso hace que los energía que deberá invertir el ser humano rra, la cría de ganado y el reemplazo y modificación de productividad, por lo tanto se utilizan plaguicidas para aproximadamente 10.000 años.

Desde entonces se han tívoros es menor.

Por este motivo, muchos sueagroecosistemas sean sistemas subsidiados. para mantenerlo en ese estado. para poder continuar la Aproducción agropedevienen en ecosistemas convertido en actividades fundamentales para el delos pierden sus nutrientes a lo largo de años su vez, la energía tampoco fluye a través de los niveespecies alimenticios, productivos ycultivo y cosecha eliminar a los consumidores primarios y herbicidas para sarrollo humano. Sus según prácticas han ido alterando los de con lo cual es necesario les tróficos como lo haría en un ecosistema natural. En [FIG. 227] . cuaria en esasintereses tierras agrestes con arbustos y ecosistemas naturales mediante la labranza de la tieun ingreso extra por medio de fertilizantes el caso de los cultivos, el objetivo es obtener su mayor rra, la cría de ganado y el reemplazo y esta modificación de para poder continuar la producción agropeproductividad, por lo tanto se utilizan plaguicidas para comerciales.

Por razón, los ecosistemas agrícolas o eliminar otras plantas que compitan por los mismos reárboles producto de la . especies según intereses alimenticios, productivos y cuaria en esas tierras eliminar a los consumidores primarios y herbicidas para comerciales. Por esta razón, los ecosistemas agrícolas o eliminar otras plantas que compitan por los mismos reagroecosistemas son considerados artificiales cursos. De esta manera, sucesión la energíasecundaria. queda contenida en agroecosistemas son considerados sistemas artificiales cursos. De esta manera, sistemas la energía queda contenida en creados por el ser humano con el objetivo de producir los productores primarios de interés y no pasa a los hersus bienes. Para ello, el hombre la estrucbívoros, lo que altera flujo normal de energía un creados por elinterviene ser enhumano con el elobjetivo de enproducir los productores primarios de interés y no pasa a los hertura natural de un ecosistema y altera sus componentes ecosistema. En el caso de la ganadería, el objetivo es bióticos, abióticos y sus interrelaciones para maximizar aumentar la productividad del ganado –consumidores Agroecosistemas en el mundode energía en un sus bienes. Para ello, el hombre interviene en la estrucbívoros, lo que altera el flujo normal la productividad de bienes de utilidad. primarios– y para ello se lo protege de posibles predaActualmente, cerca de un 40 % de la superficie terresdores y de la acción de parásitos. Al controlar el nivel tura natural de un ecosistema y altera ecosistema. En el caso la ganadería, el objetivo es tre se utiliza de para la producción de alimentos. El 90 % de trófico superior, la energía se sus acumula componentes en los animales estos proviene solo de quince especies de plantas y ocho de interés. En ambos casos, la energía almacenada en especies de animales. del ganado –consumidores estos animales conlleva a un aumento de su biomasa y bióticos, abióticos y sus interrelaciones para maximizar aumentar la productividad Sin embargo, únicamente el 11 % de la superficie tede su productividad neta. rrestre está libre de limitaciones para el uso agrícola y Finalmente la energía acumulada se extrae de los la productividad de bienesagroecosistemas de utilidad. primarios– y para ello lode lasprotege deobstácuposibles predaganadero.se El resto tierras presenta algún en forma de biomasa para su consumo lo: sequías, heladas, suelos poco profundos, problemas final. Dentro de los egresos energéticos también deben químicos, Esto genera una fuerte presión y moconsiderarse el combustible utilizado para el transporte doresActualmente, y de la acción deetcétera. parásitos. controlar el nivel cerca de unpara40 %Alde la superficie terresdificación de esos suelos que resulten productivos. de los productos agrícolas y las pérdidas de energía en . de calor y desechos CARACTERÍSTICAS DEforma LOS AGROECOSISTEMAS trófico se superior, la energía se acumula en los animales utiliza para la producción de alimentos.

El 90 % de Regulación de tre agroecosistemas Guía de estudio de interés.

En ambos casos, la energía almacenada Otra diferencia entre los ecosistemas naturales y los Requieren fuentes auxiliares de energía para aumentar Entradas y salidas energéticas en un agroecosistema estos proviene solo de quince especies de plantas yen ocho agroecosistemas es la regulación de los mismos. En los 1. la productividad de organismos específicos. primeros, el proceso sucesional lleva a la complejización estos animales conlleva a un aumento de su biomasa y especies de animales. de las estructuras biológicas en donde la productividad neta de la comunidad es cercana a cero, ya que tienden de su bruta productividad neta. a igualarse la productividadSin y la respiración.

La biodiversidad es muy reducida en comparación con embargo, únicamente el 11 % de la superficie teEn los agroecosistemas, el ser humano tiene como fin Finalmente obtener una productividad todos los años, por lola tanto energía acumulada se extrae de los la[FIG. de otros 227]ecosistemas. rrestre está libre de limitaciones para el uso agrícola y debe regular artificialmente el ecosistema para mante2. en etapas sucesionales tempranas. Para cumpliren forma agroecosistemas biomasa para su consumo La presencia de suelo desnudo y el arado del mismo nerlo con este objetivo se deben eliminar las plantas consideganadero.

El resto de lasdetierras presenta algún obstácuLos organismos que dominan el ecosistema son radas “malezas” que compiten con el cultivo e intentan favorece su erosión e infiltración de nutrientes hacia las final.

Dentro de los egresos energéticos tambiénproblemas deben . ocupar los nichos ecológicos disponibles seleccionados artificialmente y no por selección natural. lo: sequías, heladas, suelos poco profundos, capas más profundas del suelo por acción de la lluvia.

• 162 • [BIOLOGÍA 4] [CAPÍTULO 11] • 163el • transporte considerarse el combustible utilizado para químicos, etcétera.

Esto genera una fuerte presión y moLos controles del sistema son generalmente externos de los productos agrícolas las pérdidas de energía en dificación de esos suelosypara que resulten productivos. y dependen del ser humano. forma de calor y desechos [FIG. 226].

Copete

Flujo de energía y productividad

Acercamiento a los contenidos profundizados en las páginas.

BLOQUE

CAPÍTULO 08

Textos claros y precisos que reproducen los temas

CAPÍTULO 11

Los agroecosistemas Del ecosistema natural al artificial

ˇ La actividad humana a través del tiempo ˇ Los ecosistemas y sus servicios ˇ Los agroecosistemas prácticas en los ˇ Las agroecosistemas ˇ Los impactos ambientales ˇ Agroecosistemas ˇ y sustentabilidad

ecosistema subsidiado Ecosistemas agrícolas

[FIG. 228]

Muchos campos abandonados devienen en ecosistemas agrestes con arbustos y árboles producto de la sucesión secundaria.

[FIG. 227]

1. ¿Qué componentes del

ecosistema identifican en la imagen?

2. ¿Qué relación o relaciones

entre seres vivos observan en la imagen?

3. ¿A qué creen que hace

referencia el término materia en un ecosistema? ¿Cómo imaginan que la misma fluye a través de los distintos seres vivos?

4. Si la energía del sol es captada por las plantas y algas, ¿cómo se transmitirá a los animales?

116

117

CARACTERÍSTICAS DE LOS AGROECOSISTEMAS

Requieren fuentes auxiliares de energía para aumentar la productividad de organismos específicos.

La biodiversidad es muy reducida en comparación con la de otros ecosistemas.

[FIG. 227]

Los controles del sistema son generalmente externos y dependen del ser humano.

Agroecosistemas en el mundo

La presencia de suelo desnudo y el arado del mismo favorece su erosión e infiltración de nutrientes hacia las capas más profundas del suelo por acción de la lluvia.

Los organismos que dominan el ecosistema son seleccionados artificialmente y no por selección natural.

[FIG. 226]

[FIG. 226]

ENTRADAS

AGROECOSISTEMA

energía

Realicen un esquema del movimiento de materia y energía en un ecosistema natural y en un agroecosistema. Luego, respondan. a. ¿La energía fluye unidireccionalmente o realiza un ciclo? b. ¿La materia se recicla en el ecosistema? ¿Por qué? ¿Cómo se involucran los seres humanos en el movimiento de la materia? ¿Por qué las semillas son un ingreso necesario en los agroecosistemas pero no son un subsidio en los ecosistemas naturales?

SALIDAS

productos agropecuarios calor

materiales

desechos

162

información

163

transporte

[FIG. 228]

Guía Regulación de estudiode agroecosistemas

Guía de estudio

[FIG. 226] Entradasentre y salidas energéticasnaturales en un agroecosistema Otra diferencia los ecosistemas y los

Apertura Texto integrador de los contenidos del capítulo e imagen disparadora acompañada de interrogantes que recuperan los saberes previos.

Al finalizar cada página, agroecosistemas es doble la regulación de los mismos. En los primeros, el proceso sucesional lleva a la complejización se proponen actividades variadas de las estructuras biológicas en donde la productividad ENTRADAS AGROECOSISTEMA de la comunidad es cercana a cero, ya que tienden paraneta afianzar los conocimientos a igualarse laenergía productividad bruta y la respiración. aprendidos.

En los agroecosistemas, el ser humano tiene como fin obtener unamateriales productividad todos los años, por lo tanto debe regular artificialmente el ecosistema para mantenerlo en etapas sucesionales tempranas. Para cumplir información con este objetivo se deben eliminar las plantas consideradas “malezas” que compiten con el cultivo e intentan ocupar los nichos ecológicos disponibles [FIG. 228].

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1. Realicen un esquema del movimiento de materia y energía en un ecosistema natural y en un agroecosistema. Luego, respondan.

SALIDAS a. ¿La energía fluye unidireccionalmente o productos agropecuarios realiza un ciclo? b. ¿La materia se recicla en el ecosistema? ¿Por calor qué? ¿Cómo se involucran los seres humanos en el movimiento de la materia? desechos 2. ¿Por qué las semillas son un ingreso necesario transporte en los agroecosistemas pero no son un subsidio en los ecosistemas naturales?

• 162 • [BIOLOGÍA 4]

Capítulo

11

Los agroecosistemas

Los agroecosistemas son sistemas ecológicos modificados por el ser humano con el objetivo de producir alimentos, fibras, madera y otros bienes de interés. Con el afán de aumentar la productividad y el beneficio económico, muchos ecosistemas naturales se destruyen y se ponen en riesgo a diversas especies debido a la fragmentación de su hábitat. Sin embargo, algunas prácticas permiten conciliar la conservación del ambiente y la producción de bienes. Estas estrategias agroecológicas tienen como objetivo alcanzar un desarrollo sustentable.

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Secuencia de contenidos: Del ecosistema natural al artificial

ˇ La actividad humana a través del tiempo ˇ Los ecosistemas y sus servicios ˇ Los agroecosistemas ˇ Las prácticas en los agroecosistemas ˇ Los impactos ambientales ˇ Agroecosistemas y sustentabilidad ˇ

De las prácticas agrícolas y ganaderas mostradas en las imágenes, ¿cuáles creen que son más perjudiciales para el ambiente? ¿Por qué?

Comparen, por un lado, el campo de girasoles y el invernadero; y, por otro lado, la cría de ovejas y de vacas.

Propongan diferencias y similitudes existentes entre dichas prácticas.

156

• 156 • [BIOLOGÍA 4]

Experiencia en acción y…

La fotosíntesis en las plantas

Experiencia en acción

Las plantas requieren de la energía lumínica para realizar la fotosíntesis y sintetizar su materia orgánica. Esta experiencia permitirá analizar la evidencia de un producto muy importante de la fotosíntesis.

Materiales

• 2 plantas del género Elodea • 2 frascos de boca ancha • 2 embudos pequeños de vidrio • 2 tubos de ensayo • Agua sin cloro

Actividad práctica realizable en el aula o el laboratorio, que permite aplicar los contenidos teóricos.

• Bicarbonato de sodio • Tijera • Cuchara • Lámpara Procedimiento

a. Corten en ángulo ocho ramas de la planta Elodea y quiten las hojas de la base del tallo.

Presionen suavemente ese extremo. b. Viertan agua en los frascos hasta completar ¾ partes y agreguen tres cucharadas de bicarbonato de sodio en cada uno. Revuelvan hasta que se disuelva. c. Ubiquen cuatro ramas de Elodea en el fondo de cada frasco y tapen con el embudo como se muestra en la imagen. El embudo debe quedar totalmente sumergido en agua. d. Llenen los tubos de ensayo con agua hasta el tope para que no quede nada de aire. Tapen con el dedo e inviertan el tubo sobre el extremo del embudo. Tener la precaución de que no quede ninguna burbuja de aire dentro del tubo de ensayo. e. Coloquen uno de los recipientes a la luz directa de una lámpara y el otro en oscuridad total, por ejemplo, dentro de un armario. f. Luego de 24 horas, observen y comparen el tubo de ensayo de ambos recipientes.

Observaciones y conclusiones

1.

2.

3.

4.

¿Qué diferencias encontraron entre los tubos de ensayo? ¿A qué se debió? ¿Con qué objetivo se agregó bicarbonato de sodio al agua? ¿Qué hubiese ocurrido si el tubo de ensayo quedaba con aire? Justifiquen su respuesta. ¿Se podría repetir esta experiencia con una planta de un jardín? ¿Por qué?

100

• 100 • [BIOLOGÍA 4]

163

[CAPÍTULO 11] • 163 •

válvula semilunar

arteria

miocardio

Células musculares del corazón

El tejido muscular del corazón, denominado miocardio, tiene tres tipos de células musculares o cardiomiocitos.

Los cardiomiocitos auriculares y los ventriculares se ubican en las paredes de las aurículas y los ventrículos, respectivamente. Ambos se disponen en haces muscuaurícula capilar vena lares que actúan de forma coordinada paraventrículo producir la Palabras circulación cerrada clave: contracción de las cámaras y así expulsar la sangre. circulación delos la cardiomiocitos sangre PorLa otro lado están de conducción y Corazón excitación. Estas células musculares tienen menor fuerza de contracción pero están especializadas en la rápida Vasos sanguíneos conducción de señales eléctricas y excitan al resto de los cardiomiocitos. Son las responsables del ritmo cardíaco y de la sincronía de la contracción.

Además del miocardio, el corazón está formado por otras dos capas de tejido. Una externa o pericardio, que recubre y protege al corazón dentro de la cavidad torácica, y una capa interna llamada endocardio, que reviste las cavidades internas del corazón.

El sistema circulatorio permite que la sangre circule por todo el organismo y realice así sus funciones. Esto es posible gracias a la presencia de vasos sanguíneos y del corazón. Veamos…

El corazón es un órgano muscular hueco encargado de bombear la sangre dentro del sistema circulatorio, es decir, darle el impulso necesario para que sea transportada por los vasos sanguíneos y llegue a todos los tejidos.

El corazón consta de cuatro cavidades o cámaras: dos superiores llamadas aurículas y dos inferiores denominadas ventrículos. Estas cavidades están separadas por un tabique central que delimita un lado derecho y uno izquierdo que impide que se mezcle la sangre entre ambos ventrículos o ambas aurículas. La aurícula y el ventrículo derechos están separados por la válvula tricúspide, mientras que las cavidades del lado izquierdo están separadas por la válvula mitral o bicúspide. Ambas reciben el nombre de válvulas auriculoventriculares. Su apertura y cierre regula el paso de la sangre en sentido aurícula-ventrículo.

Las aurículas presentan una pared delgada y reciben la sangre que llega desde las venas cava superior, cava inferior y seno coronario* (aurícula derecha) y desde las venas pulmonares (aurícula izquierda). Luego, esta sangre pasa a los ventrículos derecho e izquierdo, respectivamente.

Los ventrículos son los que, al contraerse, proveen la fuerza necesaria para que la sangre recorra los vasos sanguíneos. Es por este motivo que sus paredes son más gruesas y la sangre ejerce una presión mayor que en las aurículas. La sangre sale del ventrículo derecho por la arteria pulmonar y del izquierdo por la aorta. Entre los ventrículos y las arterias también hay válvulas unidireccionales que reciben el nombre de pulmonar (derecha) y aórtica (izquierda). En conjunto se denominan válvulas semilunares [FIG. 64].

Los vasos sanguíneos son los conductos encargados de transportar la sangre. Estos presentan diferencias anatómicas dado que desempeñan distintas funciones.

Las arterias son los vasos que reciben la sangre que sale del corazón y la transportan al resto del cuerpo. Poseen paredes gruesas, elásticas y musculares que les permiten soportar la presión que ejerce la sangre cuando es expulsada por el corazón. A medida que recorren el cuerpo, estos vasos se ramifican en arteriolas, que presentan una estructura similar pero sus paredes son más delgadas.

Las venas llevan la sangre desde los tejidos hacia el corazón, en general, en contra de la gravedad, gracias a la contracción de los músculos esqueléticos que hacen presión sobre las venas. Poseen válvulas unidireccionales que impiden el retorno de la sangre. Sus paredes son más delgadas y menos elásticas que las de las arterias ya que la presión sanguínea en las venas es menor.

Los capilares son los vasos de menor diámetro, microscópicos, producidos por la ramificación de las arteriolas.

Forman redes alrededor de los tejidos donde ocurre el intercambio de sustancias y luego se vuelven a unir en vénulas y venas. De esta manera conectan las arterias con las venas. La circulación en ellos es muy lenta y sus paredes están formadas por una sola capa celular llamada endotelio. Así se favorece el intercambio de nutrientes y desechos entre los capilares y las células.

capilar

tabique central

circuito mayor

El tejido muscular del corazón, denominado miocardio, tiene tres tipos de células musculares o cardiomiocitos.

Los cardiomiocitos auriculares y los ventriculares se ubican en las paredes de las aurículas y los ventrículos, respectivamente. Ambos se disponen en haces musculares que actúan de forma coordinada para producir la contracción de las cámaras y así expulsar la sangre.

Por otro lado están los cardiomiocitos de conducción y excitación. Estas células musculares tienen menor fuerza de contracción pero están especializadas en la rápida conducción de señales eléctricas y excitan al resto de los cardiomiocitos. Son las responsables del ritmo cardíaco y de la sincronía de la contracción.

Además del miocardio, el corazón está formado por otras dos capas de tejido. Una externa o pericardio, que recubre y protege al corazón dentro de la cavidad torácica, y una capa interna llamada endocardio, que reviste las cavidades internas del corazón.

[FIG. 65]

Transporta la sangre carboxigenada desde el corazón hacia los pulmones y luego la devuelve al corazón oxigenada. La sangre carboxigenada que llega a la aurícula derecha a través de las venas cavas superior e inferior y del seno coronario pasa al ventrículo derecho. Desde allí sale por la arteria pulmonar hacia los pulmones, en donde ocurre el intercambio gaseoso entre los alvéolos pulmonares y los capilares. El dióxido de carbono se expulsa al exterior y la sangre se oxigena. Esta retorna a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares y pasa al ventrículo izquierdo para iniciar nuevamente el circuito mayor.

arteria

arterias pulmonares [FIG. 65]

arterias pulmonares

vena cava Circulación de la sangre

En elsuperior ser humano, la circulación de la sangre presenta

tres características. Por un lado es cerrada ya que, en condiciones sanas, la sangre nunca abandona el sistema, lo cual significa que los vasos sanguíneos junto al corazón conforman un circuito cerrado.

Por otro lado, la circulación es completa porque la sangre oxigenada nunca se mezcla con la carboxigenada*. Esto se debe a la existencia de un tabique central completo que divide las cavidades derechas (que tienen sangre carboxigenada) de las cavidades izquierdas (cuya sangre contiene más oxígeno).

Por último, la circulación es doble dado que la sangre recorre dos circuitos conectados en serie: el circuito mayor y el circuito menor [FIG. 65]. De esta forma, la sangre pasa dos veces por el corazón, primero por el lado derecho y luego por el izquierdo.

vena cava superior

pulmón derecho

AI

vena cava inferior

1

arteria aorta

pulmón izquierdo

2

arteria aorta

Los sistemas de órganos que están involucrados en la nutrición de vertebrados presentan algunos rasgos generales compartidos por estos animales.

Sin embargo, a lo largo de la evolución se han seleccionado características particulares de acuerdo al hábitat y a la dieta. Veamos…

VI

Por su parte, las estructuras de los mamíferos varían según su dieta. Los herbívoros poseen subdivisiones en el estómago que les permiten digerir mejor los vegetales. En particular, los rumiantes, como las vacas y las ovejas, tienen un gran estómago dividido en cuatro secciones. En la primera sección, el rumen, habitan microorganismos que degradan la celulosa. Además, el intestino delgado es más largo en comparación con el de los carnívoros.

Generalidades El término vertebrado hace referencia a la presencia de columna vertebral y de un esqueleto interno articulado, y abarca cinco grupos de animales: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Si bien sus estructuras son muy diferentes, todos se caracterizan por tener un sistema digestivo completo, digestión extracelular, un sistema circulatorio cerrado, órganos respiratorios desarrollados y un sistema excretor formado por riñones.

[FIG. 21]

Palabras clave

central válvula semilunar Términostabique esenciales

miocardio ureotélico 1

branquia Células musculares del corazón AD VD

branquia

La nutrición en vertebrados

Circuito menor o pulmonar. Transporta la sangre carboxigenada desde el corazón hacia los pulmones y luego la devuelve al corazón oxigenada. La sangre carboxigenada que llega a la aurícula derecha a través de las venas cavas superior e inferior y del seno coronario pasa al ventrículo derecho. Desde allí sale por la arteria tabique central válvula semilunar arteria hacia pulmonar los pulmones, en donde ocurre el incircuito mayor miocardio tercambio gaseoso entre los alvéolos pulmonares y los Células musculares del corazón Circuito menor o pulmonar. capilares.

El dióxido de carbono se expulsa al exterior y la sangre se oxigena. Esta retorna a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares y pasa al ventrículo izquierdo para iniciar nuevamente el circuito mayor.

ventrículo saco aéreo Palabras clave: circulación simple

venas pulmonares

circuito mayor

que se desprenden de las páginas de desarrollo.

faringe intestino

boca esófago cloaca molleja

buche Sistemas digestivos Circuito menor o pulmonar. Transporta la sangre En loscarboxigenada vertebrados, el aparato digestivo está 2 pulmón El tejido muscular del corazón, denominado miocardio, desde el corazón hacia loscompulmones y proventrículo izquierdo puesto por la boca, la faringe, el esófago, el estómago, tiene tres tipos de células musculares o cardiomiocitos. luego la devuelve al corazón oxigenada.

La sangre cary el ano.que Este último el derecha nombre ade AI Los cardiomiocitos auriculares y los ventriculareselseintestino boxigenada llega a la recibe aurícula través de En el ser humano, la circulación de la sangre presenta www.mandi.com.ar/FOwELZ cloaca cuando desemboca en conjunto con el sistema AD ubican en las paredes de las aurículas y los ventrículos, las venas cavas superior e inferior y del seno coronario VI vena cava tres características. Por un lado es cerrada ya que, en Circuito mayor o sistémico. excretorpasa y reproductor.

Además, presenta ane-la arteria venas VD Escaneen el código QR y aprendan inferior respectivamente.

Ambos se disponen en haces muscual ventrículo derecho.

Desdeglándulas allí sale por condiciones sanas, la sangre nunca abandona el sistepulmonares xas como el hígadohacia y el páncreas, que contribuyen a la el inmás sobre cómo los plásticos afectan Guía de estudio lares que actúan de forma coordinada para producir la pulmonar los pulmones, en donde ocurre ma, lo cual significa que los vasos sanguíneos junto al Los sistemas de órganos que están involucrados Por1. sucontracción parte, lasdeestructuras de los mamíferos varían a los animales. del alimento.

Sin embargo, cada grupo posee las cámaras y así expulsar la sangre. digestión tercambio gaseoso entre los alvéolos pulmonares y los corazón conforman un circuito cerrado.

2.

1 poseende estructuras características que los diferencian. en la nutrición de vertebrados presentan algunos según su dieta.

Los herbívoros subdivisiones Por otro lado están los cardiomiocitos conducción y capilares.

El dióxido de carbono se expulsa al exterior y capilares Por otro lado, la circulación es completa porque la 3.

Los peces, por ejemplo, presentan un estómago poco sistémicos excitación.que Estasles células musculares tienen menorlos fuerla sangre se oxigena.

Esta retorna a la aurícula izquierda rasgos generales compartidos por estos animales. en el estómago permiten digerir mejor vesangre oxigenada nunca se mezcla con la carboxigenadiferenciado o ausente, por lopulmonares que tanto ylapasa digestión contracción están especializadas rápida través de las venas al ventrículo • [BIOLOGÍA 4] [CAPÍTULO 03] • 47 pero • da*.• 46Esto se Sin debeembargo, a la existencia un tabique central a lo de largo de la evolución se han segetales.zaEndeparticular, los rumiantes, como en laslavacas y la aabsorción Ciencia actual como de sustancias se realizanelen el intesconducción de señales eléctricas y excitan al resto de los izquierdo para iniciar nuevamente circuito mayor. completo que divide las cavidades derechas particulares (que tienen leccionado características de acuerdo las ovejas, tienen un gran estómago dividido en tino. cuaPlástico: un nuevo “alimento” cardiomiocitos. Son las responsables del ritmo cardíaco Otra característica que los diferencia del resto de sangre carboxigenada) de las cavidades izquierdas (cuya [FIG. 65] es su lengua, al hábitat y a la dieta. Veamos… tro secciones. En la primera sección, el rumen, habitan los vertebrados que es inmóvil, excepto arterias pulmonares Se calcula que entre 5 y 12 toneladas de plásticos [1] circuito mayor o sistémico y de la sincronía de la contracción. sangre contiene más oxígeno). en y rayas. Estos últimos además cuentan con microorganismos que degradan la celulosa.

Además, el Además del miocardio, el corazón está formado portiburones acaban anualmente en los océanos. Allí permanecen [2] circuito menor o pulmonar Por último, la circulación es doble dado que la sangre dientes que se renuevan continuamente. otras dos capas de tejido.

Una externa o pericardio, que cientos intestino delgado es más largo en comparación con el de recorre dos circuitos conectados en serie: el circuito ma1 de años y se desintegran en micropartículas vena cava En los anfibios, la lengua cobra mayor importancia ya recubre y protege al corazón dentro de la cavidad torápor el desgaste mecánico y la luz ultravioleta. Estas yor y el circuito menor [FIG. 65]. De esta forma, la sangre arteria los carnívoros. superior que es protráctil –puede extenderse por fuera del cuercica, y unalacapa son ingeridas por peces, aves, tortugas y mamíferos aorta coronario. Conjunto de venas que recoge san- interna llamada endocardio, que reviste pasa dos veces por el corazón, primero por el lado dere- aseno amoniotélico ureotélico ureotélico rumiante El término vertebrado hace referencia la presencia saco aéreo po– y les sirve para cazar presas. Los reptiles presentan gre del miocardio y la vuelca a la 21] aurícula derecha.internas del corazón.

Palabras marinos que los confunden con presas y bloquean su las cavidades [FIG. clave: circulación simple branquia cho y luego por el izquierdo. corazón riñón sangrearticulacarboxigenada. Sangre que contiene mayor de columna vertebral y de un esqueleto interno como característica distintiva un esófago y estómago faringe sistema digestivo. En Holanda se desarrolló un dron 2 proporción de dióxido de carbono que de oxígeno. pulmón La nutrición en vertebrados Sistemas respiratorios presaspulmón muy dilatables. Esto les permite ingerir grandes marino cuya función es retirar los residuos flotantes y abarca cinco grupos animales: Los peces y algunos anfibios (renacuajos de ranas y derecho Circuitodo, mayor o sistémico.

Este de circuito trans- peces, anfibios, sapos y axolotes) presentan un sistema izquierdo respiratorio sin dificultad.

Los sistemas de órganos que están involucrados branquial. Las branquias son órganos externos con forPor su parte, las estructuras de los mamíferos varían del agua de puertos y canales para evitar que lleguen reptiles, aves ydesde mamíferos. intestino en la nutrición de vertebrados presentan algunos ma de lámina, que en los peces están cubiertos por el según su dieta. Los herbívoros poseen subdivisiones porta la sangre oxigenada el corazón hacia el resto AI . en las aves rasgos generales compartidos por estos animales. opérculo en el estómago que les permiten mejor los ve- se encuentran Las diferencias másdigerir notorias a aguas abiertas. Puede almacenar hasta 500 kg y funEn el ser humano, la circulación de la sangre En el resto de los vertebrados el sistema respiratorio Sin embargo, a lo largo de lapresenta evolución se han segetales. En particular, los rumiantes, como las vacas y del cuerpo ySiluego devuelve al corazón pero carboxibienlasus estructuras son muy diferentes, todos se es pulmonar. Los pulmones son cavidades de paredes fileccionado características particulares de acuerdo las ovejas, tienen un gran estómago dividido en cuaAD picos cionaexcretores durante 24 horas gracias a sus baterías solares. los mamíferos.

Las aves tienen VI rodeadas deadaptavena Sistemas nas y córneos húmedas capilares sanguíneos donde y a la dieta. Veamos… tro secciones.

En la cava primera sección, el rumen, habitan cerrada ya que,yen bocatres características. Por un lado esal hábitat genada. La sangre sale del ventrículo izquierdo por la El sistema urinario está formado por dos riñones que se lleva a cabo el intercambio gaseoso. Sin embargo, la microorganismos que degradan la celulosa. Además, el venas VD caracterizan por tener un sistema digestivo completo, inferior Guía de estudio se encargan de filtrar la sangre y formar la orina. Los estructurauna de los mismos varía. Los reptiles, por ejemplo, delgado es más largo en comparación con el de Generalidades dos al intestino tipo de dieta y su esófago tiene dilatación condiciones sanas, la sangre nunca abandona el sistedesechos nitrogenados que la componen son diferentes tienen pulmones alargados conpulmonares pliegues y, en algunas los carnívoros. aorta, con alto contenido de oxígeno y bajo contenido El término vertebrado hace referencia a la presencia . según el ambiente en que viven los animales serpientes, solo se encuentra un pulmón. En cambio, los esófago digestión extracelular, un sistema circulatorio cerrado, llamada buche, que almacena el alimento antes de dide columna vertebral y de un esqueleto interno articulaAdemás del sistema urinario, existen otras formas de pulmones de los mamíferos están formados por alvéolos ma,sustancias lo cual significa junto al 1. ¿Por qué el intercambio de entre la que los vasosdo, sanguíneos de dióxido de carbono. La aorta se ramifica en diferentes y abarca cinco grupos de animales: peces, anfibios, excreción de desechos. En el caso de los anfibios, alguy delimitados por el diafragma. Los pulmones más direptiles, aves y mamíferos. nas sustancias se eliminan a través de la piel. Lo mismo símiles son los dedos las aves: son pequeños y sin elasticigerirlo. A su vez, el estómago se divide en partes: desarrollados y un sistema excrecorazón conforman un circuito cerrado.

Si bien sus estructuras son muy diferentes, todos se sucede en los mamíferos, cuya transpiración contribuye dad, y se conectan a una serie de sacos aéreos. Estos no sangre y las células ocurre en los capilares? arterias, órganos arteriolas respiratorios y finalmente capilares, que rodean 1 En los peces, el exceso de sal se elimina caracterizan por tener un sistemacloaca digestivo completo, con la excreción. intervienen en el intercambio gaseoso pero almacenan unlaproventrículo donde se producen aire los jugos gástricos capilares extracelular, un sistema circulatorio cerrado, a través de las branquias. Algunas aves y reptiles mariy facilitan la obtención de oxígeno. Además sirven Por otro lado, completa porque tor tejidos. formado riñones.el intercambio de 2. ¿En qué se diferencian las venas cavas de lala circulación esdigestión a todos los Allípor se produce órganos respiratorios desarrollados y un sistema excrenos realizan la misma función a través de glándulas de para alivianar el peso del cuerpo y para disipar su calor. sistémicos [FIG. . pulmones, sal ubicadas en las fosas nasales. y una molleja en donde se tritura el alimento tor formado por riñones.

Los anfibios adultos, si bien21] presentan sangre la oxigenada con la carboxigenacomplementan el intercambio gaseoso a través de la vena pulmonar? ¿Y en qué difieren arteria nunca se mezclaSistemas gases y otras sustancias (nutrientes, sales, hormonas, molleja digestivos respiración cutánea.

Vertebrados según su excreción da*.

Esto se debe a la existencia de un tabique central En los vertebrados, el aparato digestivo está compulmonar y la aorta? desechos) entre las células y la sangre, la cual se carga puesto por la boca, la faringe, el esófago, el estómago, buche el intestino y el ano. Este último recibe el nombre de completo queendivide las cavidades cloaca derechas (que tienen cuando desemboca en conjunto con el sistema 3. ¿Qué significan los colores rojo y azul el de dióxido de carbono. Los capilares dan lugar a las véexcretor y reproductor. Además, presenta glándulas ane• 18 • [BIOLOGÍA 4] En los vertebrados, el aparato digestivo está comsangre carboxigenada) de las cavidades izquierdas (cuya xas como el hígado y el páncreas, que contribuyen a la corazón y los vasos sanguíneos? nulas y venas que retornan la sangre carboxigenada a la digestión del alimento. Sin embargo, cada grupo posee proventrículo estructuras características que los diferencian. puesto por la boca, la faringe, el esófago, el estómago, [1] circuito mayor o sistémico sangre contiene más oxígeno). aurícula derecha.

Los peces, por ejemplo, presentan un estómago poco diferenciado o ausente, por lo que tanto la digestión [2] actual circuito menor o pulmonar Por último, la circulación es doble que lase realizan sangre Ciencia comodado la absorción de sustancias en el intesel intestino y el ano. Este último recibe el nombre de tino. Otra característica que los diferencia del resto de losserie: vertebrados es su lengua, que es inmóvil, excepto recorre dos circuitos conectados en el circuito mawww.mandi.com.ar/FOwELZ [CAPÍTULO 03] • 47 • cloaca cuando desemboca en conjunto con el sistema en tiburones y rayas. Estos últimos además cuentan con Sistemas circulatorios dientes que se renuevan continuamente. forma, la sangre yor y el circuito menor [FIG. 65]. De esta Si bien todos los vertebrados presentan un sistema En los anfibios, la lengua cobra mayor importancia ya excretor y reproductor. Además, presenta glándulas anecirculatorio cerrado, varía el número de cavidades del que es –puede extenderse por fuera del cuerEscaneen el código QRpo– yprotráctil aprendan seno coronario. Conjunto de venascorazón que(aurículas recoge la sany ventrículos) y el tipo de circulación. y les sirve para cazar Los reptiles presentan pasa dos veces por el corazón, primero por elpresas. lado dereCuando la sangre atraviesa una única vez el corazón, como característica distintiva un esófago y estómago gre del miocardio y la vuelca a la seaurícula derecha. xas como el hígado y el páncreas, que contribuyen a la más sobre cómo los plásticos afectan dice que la circulación es simple. Normalmente esto muy dilatables. Esto les permite ingerir grandes presas cho y luego por el izquierdo. ocurre cuando las cavidades no están divididas por un sin dificultad.

Guía de estudio pulmón derecho

Circulación de la sangre

capilares sistémicos

1

La nutrición en vertebrados 13

10

[FIG. 64]

12

11

1

2

7

6

8

5

3

46

4

9

[1] aurícula derecha (AD) [2] aurícula izquierda (AI) [3] ventrículo derecho (VD) [4] ventrículo izquierdo (VI) [5] válvula tricúspide [6] válvula pulmonar [7] válvula mitral [8] válvula aórtica [9] vena cava inferior [10] vena cava superior [11] arteria pulmonar [12] vena pulmonar [13] arteria aorta

Este circuito transporta la sangre oxigenada desde el corazón hacia el resto del cuerpo y luego la devuelve al corazón pero carboxigenada. La sangre sale del ventrículo izquierdo por la aorta, con alto contenido de oxígeno y bajo contenido de dióxido de carbono. La aorta se ramifica en diferentes arterias, arteriolas y finalmente capilares, que rodean a todos los tejidos. Allí se produce el intercambio de gases y otras sustancias (nutrientes, sales, hormonas, desechos) entre las células y la sangre, la cual se carga de dióxido de carbono. Los capilares dan lugar a las vénulas y venas que retornan la sangre carboxigenada a la aurícula derecha.

[1] circuito mayor o sistémico [2] circuito menor o pulmonar

seno coronario. Conjunto de venas que recoge la sangre del miocardio y la vuelca a la aurícula derecha. sangre carboxigenada. Sangre que contiene mayor proporción de dióxido de carbono que de oxígeno.

¿Por qué el intercambio de sustancias entre la sangre y las células ocurre en los capilares? ¿En qué se diferencian las venas cavas de la vena pulmonar? ¿Y en qué difieren la arteria pulmonar y la aorta? ¿Qué significan los colores rojo y azul en el corazón y los vasos sanguíneos?

Ciencia actual

47

Sección que relaciona las aplicaciones científicas novedosas con los temas abordados.

Glosario Generalidades

Definiciones específicas y sintéticas respecto de conceptos de la disciplina mencionados en el texto.

molleja

Circulación de la sangre

[FIG. 22]

VERTEBRADO

AURÍCULAS

VENTRÍCULOS

CIRCULACIÓN

peces

una

uno

simple y completa

anfibios y reptiles

dos

uno

doble e incompleta

aves y mamíferos

dos

dos

doble y completa

[FIG. 23]

[FIG. 21]

faringe

intestino

18

boca

esófago

Sistemas digestivos

47

Código QR

Links de recursos didácticos

cloaca

molleja

buche

[FIG. 23]

proventrículo

[FIG. 22]

Las diferencias más notorias se encuentran en las aves y los mamíferos. Las aves tienen picos córneos adaptados al tipo de dieta y su esófago tiene una dilatación llamada buche, que almacena el alimento antes de digerirlo. A su vez, el estómago se divide en dos partes: un proventrículo donde se producen los jugos gástricos y una molleja en donde se tritura el alimento [FIG. 21].

hendidura branquial

www.mandi.com.ar/FOwELZ

Amoniotélicos. La mayoría de los peces excretan amonio disuelto en agua. Este desecho debe eliminarse ni bien se produce ya que su acumulación resulta tóxica.

branquias

Escaneen el código QR y aprendan más sobre cómo los plásticos afectan a los animales.

intercambio gaseoso

boca

Plástico: un nuevo “alimento”

a los animales. digestión del alimento. Sin embargo, cada grupo posee que permiten profundizar Circuito mayor o sistémico. Este circuito transestructuras características que los diferencian. porta la sangre oxigenada desde el corazón hacia el resto los abarcados.

Los temas peces, por ejemplo, presentan un estómago poco del cuerpo y luego la devuelve al corazón pero carboxidiferenciado o ausente, por lo que tanto la digestión genada. La sangre sale del ventrículo izquierdo por la Ciencia actual como la absorción de sustancias se realizan en el intesaorta, con alto contenido de oxígeno y bajo contenido tino. Otra característica que los diferencia del resto de de dióxido de carbono.

La aorta se ramifica en diferentes Plástico: un nuevo “alimento” arterias, arteriolas y finalmente capilares, que rodean los vertebrados es su lengua, que es inmóvil, excepto Se calcula que y 12 toneladas de plásticos a todos los entre tejidos.5 Allí se produce el intercambio de en tiburones y rayas. Estos últimos además cuentan con acabangases anualmente en los océanos.

Allí permanecen y otras sustancias (nutrientes, sales, hormonas, dientes que se renuevan continuamente. cientosdesechos) de añosentre y selasdesintegran en micropartículas células y la sangre, la cual se carga En los anfibios, la lengua cobra mayor importancia ya dióxido de carbono. Los dan lugar a Estas las vépor el de desgaste mecánico y lacapilares luz ultravioleta. que es protráctil –puede extenderse por fuera del cuernulas y venas retornan la sangre carboxigenada a la son ingeridas por que peces, aves, tortugas y mamíferos aurícula derecha. po– y les sirve para cazar presas. Los reptiles presentan marinos que los confunden con presas Índice y bloquean su alfabético conceptos como característica distintiva un esófago y estómago sistema digestivo. En Holanda se desarrolló un dedron muy dilatables. Esto 5.les permite ingerir grandes presas marino cuya función es retirar los residuos flotantes sin dificultad. del agua de puertos y canales para evitar que lleguen a.

Las diferencias más notorias se encuentran en las aves a aguas abiertas. Puede almacenar hasta 500 kg y funb. ciona durante 24 horas gracias a sus baterías solares. y los mamíferos. Las aves tienen picos córneos adaptac.

A partir de una dos al tipo de dieta yd. su esófago tiene una dilatación llamada buche, que almacena el alimento antes de die. situación cotidiana, gerirlo. A su vez, el estómago se divide en dos partes: 6. se plantean un proventrículo donde se producen los jugos gástricos . y una molleja en donde se tritura el alimento [FIG. 21] actividades de

Ureotélicos. Los mamíferos junto con los tiburones, rayas, sapos y tortugas excretan urea disuelta en agua. Este compuesto puede almacenarse antes de ser expulsado.

agua

capilares

Se calcula que entre 5 y 12 toneladas de plásticos acaban anualmente en los océanos. Allí permanecen cientos de años y se desintegran en micropartículas por el desgaste mecánico y la luz ultravioleta. Estas son ingeridas por peces, aves, tortugas y mamíferos marinos que los confunden con presas y bloquean su sistema digestivo. En Holanda se desarrolló un dron marino cuya función es retirar los residuos flotantes del agua de puertos y canales para evitar que lleguen a aguas abiertas. Puede almacenar hasta 500 kg y funciona durante 24 horas gracias a sus baterías solares.

sangre carboxigenada. Sangre que contiene mayor tabique en izquierda y derecha, como en los peces. En sangre pasa dos veces por el corazón, proporción de dióxido de carbonocambio, quecuando de laoxígeno. la circulación es doble.

18

Si la sangre oxigenada se mezcla con la desoxigenada se considera que la circulación es incompleta. Esto ocurre en anfibios y reptiles debido a que el ventrículo no está dividido. Por el contrario, si la sangre no se mezcla, se dice que la circulación es completa.

Uricotélicos. Las aves y la mayoría de los anfibios y reptiles excretan ácido úrico en estado sólido. Esto les permite reabsorber la mayor cantidad de agua y evitar la deshidratación.

1. Investiguen y respondan. a. ¿Cómo varía la cantidad de agua excretada entre los peces marinos y los de agua dulce? b. ¿Cómo respiran los mamíferos acuáticos? c. ¿Cómo varía la dentición de los mamíferos de acuerdo al tipo de dieta?

• 18 • [BIOLOGÍA 4]

1. ¿Por qué se considera a la luz como un factor indispensable para el mantenimiento de la vida en el planeta si existen organismos que habitan bajo tierra o en zonas oscuras?

2. Escriban en sus carpetas tres párrafos en donde relacionen los conceptos de cada ítem.

a. ecología • límites • comunidades b. ecosistema • nicho ecológico • competencia c. población • recurso • crecimiento

3. Expliquen si los siguientes factores aumentarían o disminuirían la tasa de crecimiento de una población.

a. Mayor longitud del periodo de cuidado parental. b. Corto periodo de tiempo entre generaciones. c. Maduración sexual a temprana edad. d. Alta mortalidad de individuos prerreproductivos.

pervivencia para distintas poblaciones. Estas curvas dependen de la tasa de mortalidad de cada especie, la que varía a lo largo de las distintas etapas de la vida. Por ejemplo, la recta B supone que la tasa de mortalidad se mantiene constante a lo largo de todo el ciclo de vida de una especie. Si bien esto ocurre rara vez en la naturaleza, puede observarse en las aves y en las hidras de agua dulce.

• 18 • [BIOLOGÍA 4]

Las plantas tienen un crecimiento de tipo exponencial porque la luz solar es ilimitada.

La exclusión competitiva se da entre poblaciones que comparten un mismo recurso.

En los estrategas del “r”, la maduración rápida de las crías está relacionada con la reproducción tardía de los individuos.

La predación regula el tamaño poblacional de sus presas y de los predadores.

Todas las interacciones entre poblaciones perjudican al menos a una de las poblaciones que participan de la relación.

En la comunidad que habita la selva misionera existen tres especies de aves frugívoras, es decir que se alimentan de los frutos de los árboles. Los ecólogos midieron los picos de estas tres especies y determinaron que dos de ellas tienen un tamaño similar de pico, mientras que la tercera presenta un pico mucho más pequeño. Esto se relaciona con el tamaño del fruto ya que el ave de pico pequeño podrá consumir solo los frutos de menor tamaño.

a. El siguiente gráfico muestra la variación del tamaño poblacional de dos de las especies respecto al tamaño de frutas disponibles en su hábitat. Indiquen qué curva pertenece al ave de pico pequeño y grafiquen la curva de la especie faltante.

C

B

A

edad

a. Analicen las curvas A y C y respondan. ¿En qué etapa del ciclo de vida la mortandad de individuos es mayor según la curva A? ¿Y según la curva C? b. Relacionen cada curva A y C con un tipo de estrategia reproductiva. c. Propongan ejemplos de especies para los modelos A y C de supervivencia.

tamaño poblacional

18

4. El siguiente gráfico muestra tres curvas de su-

Determinen si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). Luego, justifiquen las falsas en sus carpetas.

1. ¿Por qué el intercambio de sustancias entre la

sangre y las células ocurre en los capilares?

2. ¿En qué se diferencian las venas cavas de la vena pulmonar? ¿Y en qué difieren la arteria pulmonar y la aorta?

3. ¿Qué significan los colores rojo y azul en el corazón y los vasos sanguíneos?

especie 1

especie 2

tamaño del fruto

b. ¿Existirá competencia entre las especies por el acce-

so a los frutos? ¿Entre cuáles? Justifiquen su respuesta. c. ¿Cómo podrían saber si la competencia existente es por explotación o por interferencia? d. ¿Podrían competir las especies por otro recurso, por ejemplo, el acceso a sitios de nidificación?

129

[CAPÍTULO CAPÍTULO 08] 08] • 129 •

A

Revisión final

integración para resolver en el libro que refuerzan el aprendizaje.

Absorción 18, 24, 25, 32 Acetil CoA 94 Ácido nucleico 79 Ácido úrico 17, 19, 54, 56 ADN 78, 86, 94, 104, 105, 106, 108, 109 Aldosterona 58, 59 Alvéolo 34, 36 Amígdala 53 Amigdalitis 53 Amilasa pancreática 28, 29 Amilasa salival 28, 29 Aminoácido 80 Amonificación 140, 141 Anabolismo 91 Angiotensina 58, 59 Ano 24 Anorexia 71 Antibiótico 103 Antidiurética 58 Antígeno 111 Aorta 38, 39, 46, 47 Apéndice 27 ARN - de transferencia 79, 86 - mensajero 79, 86 - ribosomal 86 Arteria 38, 46, 47 Arteriopatía 52 Asma 40 Ateroma 52 Aterosclerosis 52, 53 ATP 78, 82, 85, 87, 91, 94, 95, 96, 97, 99 Aurícula 46, 47, 63 Autótrofo 14, 148

B Bacteria 14, 32, 41, 61, 69, 97, 105, 106, 107, 111 Balance hídrico 56 Base nitrogenada 78, 79, 89 Bazo 45, 50, 51 Biocombustible 113 Biodegradación 103, 112, 113 Biodiésel 113 Biodiversidad 147 Bioetanol 112, 113 Biogás 113 Bioma 153 Biorremediación 103, 112, 113 Bioseguridad 107 Biotecnología 114 Biotecnología moderna 103, 106 Biotecnología tradicional 103 Boca 16, 17, 18, 19, 24, 29, 30, 36, 39, 40, 41 Branquia 18

19

[CAPÍTULO 01] • 19 •

Guía de estudio

…revisión final.

número de sobrevivientes

culo

ureotélico

saco aéreo Palabras clave: circulación simple

Bronquio 34 Bronquitis 40, 41 Bucle microbiano 135 Bulbo raquídeo 38 Bulimia 71

C

Cadena - clásica 135 - respiratoria 95, 96, 99 - trófica 134, 135, 137 Calor 12, 54, 84, 131, 132, 133, 136, 137 Cáncer 33, 41, 53, 60, 110, 111 Capilar 35, 36, 46, 50, 57 Carbohidrato 87, 89 Cardiopatía - coronaria 52 - reumática 52 Caries 32 Catabolismo 91 Catástrofe 146 Célula 11, 12, 14, 31, 36, 45, 77, 78, 80, 81, 82, 86, 87, 91, 92, 93, 94, 99, 106, 109, 111 Centro respiratorio bulbar 38 Ciclo - atmosférico 143 - biogeoquímico 138 - cardíaco 48, 63 - de Calvin 97, 99 - de Krebs 95, 99 - del agua 139 - del azufre 141 - del carbono 138, 140, 141 - del fósforo 138, 141 - del nitrógeno 140, 141 - del oxígeno 139 - hidrológico 139 - sedimentario 143 Circuito mayor 47, 63 Circuito menor 47, 63 Clon 108, 109 Clonación 108, 109 Clorofila 14, 15, 98, 99, 136 Cloroplasto 87, 98, 99 Código genético 104 Colecistoquinina 30, 31 Colesterol 29, 52, 82, 83, 87, 92 Colon 27, 43 Competencia 147, 150, 151 Comunidad 133, 134, 135, 146, 148, 149, 150, 151 Comunidad clímax 149, 150, 153 Condiciones 121 Consumidor-recurso 145 Crecimiento poblacional 124 Cripta gástrica 28

D Densidad poblacional 135 Desarrollo sustentable 112, 113 Desnitrificación 141 Diabetes 33, 52, 60, 68 Diafragma 35, 38 Diálisis 50, 60, 61 Diarrea 32, 50 Diástole 48, 49, 63 Difusión 14, 15, 17, 36, 92 Digestión 15, 16, 18, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31 - mecánica 24, 25 - química 24, 25, 43 Dióxido de carbono 15, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 45, 47, 54, 91, 92, 94, 97, 98, 99, 131, 140 Disacaridasa 28 Disnea 40, 41 Disturbio 146, 147, 150, 151 Duodeno 25, 26, 29, 30, 32, 43

E Ecosistema 120, 121, 131, 132, 134, 135, 136, 137, 138, 145, 146, 149, 150, 151 Edema - linfático 52, 53 - pulmonar 40 Eficiencia ecológica 137 Electrocardiograma 49 Eliminación de una especie 135 Embolia pulmonar 52 Endergónico 91 Endocardio 47 Endocitosis 93 Energía 78, 81, 82, 83, 84, 87, 91, 92, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 112, 113, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 141 Enlace peptídico 80 Enzima 25, 28, 29, 37, 59, 81, 99, 104, 105, 107 Equilibrio ecológico 145, 147, 149 Erosión 152, 153 Esófago 16, 18, 24, 25 Especie 105, 106, 108, 134, 135, 137, 145, 146, 150 Espiración 35, 38, 54 Estado fisiológico 67 Estímulo 13, 31 Estómago 14, 16, 18, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 68 Estrategia reproductiva 150 Estreñimiento 32 Etapa - bioquímica 99 - fotoquímica 98, 99 Exergónico 91 Exocitosis 93

47

[CAPÍTULO 03] • 47 •

Índice alfabético Las palabras y expresiones clave se organizan por orden alfabético y número de página para ser encontradas rápidamente.

Índice BLOQUE I

Los seres vivos como sistemas abiertos

BLOQUE II

CAPÍTULO 03

8

ˇ ˇ

La sangre ................................................................ 45 Características y funciones

ˇ

Función y regulación del corazón .............48 Ciclo cardíaco. Frecuencia cardíaca.

Electrocardiograma

ˇ ˇ

Los líquidos del cuerpo .................................. 50 Volemia. Sistema linfático

La nutrición en vertebrados .........................18 Generalidades

ˇ

La excreción .......................................................... 54 Generalidades del sistema excretor.

Regulación osmótica

La alimentación de los paramecios .......... 20

ˇ

CAPÍTULO 02

CAPÍTULO 01

La nutrición ................................................... 10

ˇ ˇ

Los niveles de organización .......................... 11 Organización de la materia

ˇ

La nutrición en unicelulares y plantas ....14 Nutrición en bacterias. Nutrición en protistas. Nutrición en plantas

ˇ ˇ

La nutrición en invertebrados .....................16 Generalidades

Los seres vivos, sistemas abiertos y complejos.........................................12 Definición de sistema. Características comunes de los seres vivos

• Experiencia en acción

• Revisión final.........................................................21 La nutrición en humanos: digestión y respiración ......................22

ˇ

Historia del estudio del cuerpo humano ........................................... 23 Mecanicismo en medicina

ˇ

La ingestión y la digestión ............................ 24 Generalidades del tubo digestivo.

Primeros pasos de la digestión

ˇ

La absorción y la egestión ............................ 26 Estructura del intestino. Digestión y absorción en el intestino delgado.

Absorción en el intestino grueso.

Degradación bacteriana

ˇ

Las enzimas digestivas ................................... 28 Enzimas salivales. Enzimas estomacales.

Enzimas intestinales. El hígado. Enzimas pancreáticas

ˇ

La regulación del sistema digestivo ........ 30 Fases de la digestión. Regulación de la glucemia

ˇ ˇ

La salud del sistema digestivo ................... 32 Enfermedades digestivas

ˇ

La hematosis ........................................................ 36 Ingreso del aire. Intercambio de gases.

Respiración y presión atmosférica

ˇ

La regulación del sistema respiratorio .. 38 Control de la respiración. Respiración y ejercicio. Hiperventilación

ˇ

La salud del sistema respiratorio .............40 Enfermedades respiratorias

La respiración ...................................................... 34 Sistema respiratorio. Movimientos respiratorios. Volúmenes pulmonares y frecuencia respiratoria

• Experiencia en acción

La digestión del almidón ................................ 42

• Revisión final........................................................ 43

Las células como sistemas abiertos

La nutrición en humanos: circulación y excreción..................... 44 La circulación de la sangre ........................... 46 Vasos sanguíneos. Corazón.

Circulación de la sangre

74

CAPÍTULO 05

Química y estructura de la célula .....................................................76

ˇ ˇ ˇ

Las macromoléculas..........................................77 Polimerización. Hidrólisis

ˇ

El sistema urinario ............................................ 56 Generalidades. Funcionamiento del riñón

Los carbohidratos y los lípidos .................. 82 De monosacáridos a polisacáridos.

Funciones de los carbohidratos.

Composición química de los lípidos.

Funciones y tipos de lípidos

ˇ

ˇ

La regulación del sistema excretor .......... 58 Control hormonal de la función renal.

Control nervioso de la función renal

Otras moléculas esenciales para la vida ...................................84 Agua. Vitaminas. Minerales

ˇ

Las células .............................................................86 Composición celular

ˇ

La salud del sistema excretor .....................60 Insuficiencia renal. Otras enfermedades del sistema excretor

La salud del sistema circulatorio .............. 52 Enfermedades cardiovasculares.

Enfermedades linfáticas

• Experiencia en acción

Las proteínas y las enzimas .........................80 De aminoácidos a polipéptidos.

Estructura de las proteínas.

Funciones de las proteínas

• Experiencia en acción

La acción enzimática de la catalasa .........88

• Revisión final........................................................89 CAPÍTULO 06

El pulso arterial y la frecuencia cardíaca .................................. 62

• Revisión final........................................................ 63

Los ácidos nucleicos y el ATP .......................78 Nucleótidos. Ácidos nucleicos

El metabolismo celular ...................90

ˇ

El metabolismo ....................................................91 Anabolismo y catabolismo. Reacción endergónica y exergónica

ˇ

Los alimentos: fuente de nutrientes y energía .................................. 66 Requerimientos nutricionales.

Requerimientos energéticos

El transporte a través de la membrana .................................................. 92 Transporte de sustancias.

Transporte en masa

ˇ

ˇ

Enfermedades relacionadas con la alimentación ..........................................68 Malnutrición. Enfermedades de transmisión alimentaria

La respiración celular ...................................... 94 Importancia de la glucosa. Glucólisis.

Oxidación del piruvato y ciclo de Krebs.

Cadena respiratoria

ˇ

La fermentación y la quimiosíntesis ....... 96 Respirar sin oxígeno: la fermentación.

Alimentarse sin glucosa: la quimiosíntesis

ˇ

La alimentación y la cultura......................... 70 Distintas dietas, distintas culturas.

Trastornos de la conducta alimentaria

ˇ

La fotosíntesis .....................................................98 Transformación de la energía. Etapa fotoquímica. Etapa bioquímica

CAPÍTULO 04

La alimentación y la salud .......... 64

ˇ ˇ

Los componentes de los alimentos ......... 65 Importancia de los nutrientes

• Experiencia en acción

Cómo interpretar la información nutricional ..............................72

• Revisión final.........................................................73

• Experiencia en acción

La fotosíntesis en las plantas ....................100

• Revisión final.......................................................101

CAPÍTULO 09

CAPÍTULO 07

Materia y energía en los ecosistemas ............................... 130

La biotecnología .................................... 102

ˇ ˇ

La biotecnología de ayer y de hoy .......... 103 Biotecnología tradicional y moderna

ˇ

Biotecnología y plantas ................................106 Mejoramiento de cultivos. Alimentos transgénicos y bioseguridad

ˇ

Biotecnología y animales ............................108 Transgénesis en animales.

Aplicaciones. Clonación

ˇ

Biotecnología y salud .................................... 110 Producción de biofármacos.

Nuevas técnicas medicinales

ˇ

Biotecnología y ambiente ............................112 Biorremediación y biodegradación.

Biocombustibles

La ingeniería genética ...................................104 Tecnología de ADN recombinante.

Organismos genéticamente modificados y transgénicos

• Experiencia en acción •

Elaboración de yogur artesanal .................114 Revisión final.......................................................115

BLOQUE III

Los ecosistemas como sistemas abiertos

ˇ ˇ

Las relaciones alimentarias ....................... 132 Niveles tróficos. Pirámides ecológicas

ˇ

El flujo de la energía ...................................... 136 Leyes de la termodinámica.

Productividad en los ecosistemas

ˇ

El ciclo de la materia ...................................... 138 Circulación de nutrientes. Ciclo del agua.

Ciclo del oxígeno

ˇ

Los ciclos biogeoquímicos ..........................140 Ciclo del carbono. Ciclo del nitrógeno.

Ciclo del fósforo. Ciclo del azufre

Las cadenas y redes tróficas ..................... 134 Interacciones alimentarias. Bucle microbiano en sistemas acuáticos.

Alteración de tramas tróficas

• Experiencia en acción

El flujo de materia en un ecosistema .... 142

• Revisión final...................................................... 143 CAPÍTULO 10

116

CAPÍTULO 08

Las estructuras de los ecosistemas ................................118

ˇ

ˇ

Los sistemas ecológicos................................131 Movimiento de energía.

Reciclado de materia

Los niveles de organización ........................119 Definición de Ecología. Niveles de organización ecológica

ˇ

Los ecosistemas ............................................... 120 Límite de los ecosistemas.

Hábitat y nicho ecológico

ˇ

Los factores abióticos de los ecosistemas ...........................................122 Luz y fotoperiodicidad. Temperatura y procesos fisiológicos. Agua y equilibrio hídrico. Suelo

ˇ

Las poblaciones ................................................ 124 Tamaño y distribución poblacional.

Crecimiento y estructura poblacional.

Estrategias reproductivas. Regulación del tamaño poblacional

ˇ

Las comunidades ............................................. 126 Diversidad específica. Estructura trófica.

Relaciones interespecíficas

• Experiencia en acción

La competencia interespecífica ................ 128

• Revisión final...................................................... 129

Dinámica de los ecosistemas ... 144

CAPÍTULO 11

Los agroecosistemas ......................... 156

ˇ ˇ

Del ecosistema natural al artificial .........157 Ecosistemas subsidiados y no subsidiados

ˇ ˇ

Los ecosistemas y sus servicios ..............160 Servicios ecosistémicos.

ˇ

Las prácticas en los agroecosistemas .. 164 Clasificación de ecosistemas agrícolas.

Ganadería. Silvicultura. Agricultura

ˇ

Los impactos ambientales .......................... 166 Revolución verde y biotecnología.

Degradación del suelo. Agroquímicos y contaminación. Pérdida de biodiversidad

ˇ

Agroecosistemas y sustentabilidad .......168 Agricultura ecológica.

Corredores ecológicos.

Importancia de la biodiversidad.

Otras prácticas sustentables

La actividad humana a través del tiempo ......................................... 158 Primeros homínidos. Sociedades de recolectores y cazadores. Sociedades agrícolas. Sociedades industriales

Los agroecosistemas...................................... 162 Ecosistemas agrícolas. Flujo de energía y productividad. Reciclado de materia.

Regulación de los agroecosistemas.

Agroecosistemas en el mundo

ˇ ˇ

La homeostasis en los ecosistemas ...... 145 Equilibrio ecológico

• Experiencia en acción

Los disturbios en el ecosistema .............. 146 Disturbios y catástrofes. Hipótesis del disturbio intermedio. Cambios en los ecosistemas

• Revisión final.......................................................171

ˇ ˇ ˇ

Las sucesiones ecológicas ..........................148 Tipos de sucesiones Las etapas de una sucesión ....................... 150 Etapas serales. Modelos de sucesión La modificación del sustrato ..................... 152 Formación del suelo. Tipos de suelo y ecosistemas

• Experiencia en acción

La erosión del suelo ........................................ 154

• Revisión final...................................................... 155

Creación de una huerta hidropónica ..... 170

Índice de conceptos ........................................172 Bibliografía ...........................................................175

Capítulo

03

La nutrición en humanos: circulación y excreción

El sistema circulatorio es el responsable de la conexión de los sistemas digestivo, respiratorio y excretor en el ser humano. A su vez, permite llevar los nutrientes y gases necesarios para que todas las células del cuerpo realicen sus funciones vitales. Además, recolecta los desechos que ellas generan. Sin embargo, el sistema circulatorio no solo cumple una función de transporte, también permite regular la temperatura corporal junto con la sudoración.

Esta última forma parte del sistema excretor, que incluye al sistema urinario. Ambos se encargan de regular la expulsión de agua, sales y otras sustancias.

Secuencia de contenidos:

ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ

La sangre La circulación de la sangre Función y regulación del corazón Los líquidos del cuerpo La salud del sistema circulatorio La excreción El sistema urinario La regulación del sistema excretor La salud del sistema excretor

› ¿Qué función cumplen los glóbulos rojos en la sangre? ¿Son las únicas células que presenta? › ¿Por qué creen que la sangre se considera un tejido líquido? › ¿Qué sustancias viajan a través de la sangre y hacia dónde son transportadas? › ¿Qué función cumple la sangre en relación con la excreción?

44

• 44 • [BIOLOGÍA 4]

La sangre El tejido sanguíneo se especializa en el transporte de sustancias y células que permiten la nutrición, la eliminación de desechos y la defensa del organismo, entre otras funciones. Un ser humano adulto presenta entre 5 y 6 litros de sangre, equivalente al 8 % de su peso corporal. Veamos…

Características y funciones La sangre es un tejido líquido que consiste en una solución acuosa con elementos celulares en suspensión.

El medio acuoso de la sangre se denomina plasma y ocupa el 55 % del volumen sanguíneo. El componente principal del plasma es el agua, en donde se disuelven gases, sales, proteínas, glucosa, hormonas, vitaminas, lípidos y diversas sustancias de desecho metabólico (catabolitos). Las células sanguíneas y las plaquetas, denominadas en su conjunto elementos formes, constituyen la fase sólida y ocupan el volumen sanguíneo restante. Las células se dividen en dos tipos principales: los glóbulos rojos, también llamados eritrocitos, y los glóbulos blancos o leucocitos. Las plaquetas o trombocitos son fragmentos celulares de megacariocitos, un tipo especial de célula [FIG. 63].

La sangre está implicada en diversos procesos imprescindibles para el organismo.

Transporte. La sangre es el medio por el que viajan los gases, en particular oxígeno y dióxido de carbono, desde los pulmones hacia los tejidos y viceversa. También transporta los nutrientes absorbidos, desde el intestino hacia el resto de los tejidos, y los catabolitos desde su lugar de producción hacia los órganos encargados de la excreción.

Algunas de estas sustancias viajan disueltas mientras que otras se asocian a proteínas. La albúmina, por ejemplo, es la proteína mayoritaria en la sangre y facilita el transporte de hormonas, ácidos grasos y medicamentos.

Homeostasis. El tejido sanguíneo cumple un rol importante en la regulación de la temperatura corporal, el pH, el volumen hídrico y el balance de electrolitos (iones). A través de esta función, el organismo mantiene sus parámetros fisiológicos estables.

Comunicación y defensa. Las hormonas también son transportadas por la sangre desde la zona de producción hacia los tejidos blanco, es decir, aquellos que recibirán la señal química. Además, en la sangre se encuentran los componentes responsables de la respuesta inmunológica frente a patógenos, como los linfocitos, los macrófagos (glóbulos blancos) y los anticuerpos (proteínas).

•

• •

[FIG. 63] Componentes sanguíneos

55 %

3

plasma

3%

plaquetas

41 %

glóbulos rojos

1%

glóbulos blancos

2

1

[1] Glóbulos rojos o eritrocitos. Están implicados en el transporte de oxígeno. Se forman en la médula ósea y, al madurar, pierden su núcleo y otras organelas. Esto les da forma de disco bicóncavo que les confiere mayor superficie de intercambio gaseoso y facilita su paso a través de los vasos sanguíneos. Su citoplasma es rico en hemoglobina, una proteína que contiene hierro. La hemoglobina capta el oxígeno y es responsable de darle el color rojo de los eritrocitos. La vida media es de 125 días, por lo que se regeneran constantemente. Los eritrocitos viejos se destruyen en el hígado o en el bazo, donde se recupera el hierro de la hemoglobina.

[2] Glóbulos blancos o leucocitos. Son células del sistema inmune especializadas en la defensa del organismo. Hay cinco tipos de leucocitos: neutrófilos, eosinófilos, basófilos, linfocitos y monocitos. Todos se producen en la médula ósea pero difieren en su función: algunos fagocitan patógenos y otros producen anticuerpos. A diferencia de los eritrocitos, pueden abandonar los vasos sanguíneos y migrar al espacio intercelular y circular por el sistema linfático. Aunque son más grandes que los eritrocitos, su cantidad es menor: cada 1.000 glóbulos rojos hay uno o dos glóbulos blancos.

[3] Plaquetas o trombocitos. Son fragmentos celulares pequeños con forma ovalada. Provienen de los megacariocitos, grandes células de la médula ósea. Son responsables de la coagulación sanguínea ante una ruptura de los vasos.

Guía de estudio 1. Investiguen y describan qué información brinda el hematocrito acerca de la sangre.

2. ¿Qué función cumple el hierro en la sangre?

45

¿Cómo se relaciona con el color rojo del hígado?

[CAPÍTULO 03] • 45 •

Palabras clave:

aurícula capilar circulación cerrada ventrículo

vena

La circulación de la sangre Corazón

El sistema circulatorio permite que la sangre circule por todo el organismo y realice así sus funciones. Esto es posible gracias a la presencia de vasos sanguíneos y del corazón. Veamos…

El corazón es un órgano muscular hueco encargado de bombear la sangre dentro del sistema circulatorio, es decir, darle el impulso necesario para que sea transportada por los vasos sanguíneos y llegue a todos los tejidos.

El corazón consta de cuatro cavidades o cámaras: dos superiores llamadas aurículas y dos inferiores denominadas ventrículos. Estas cavidades están separadas por un tabique central que delimita un lado derecho y uno izquierdo que impide que se mezcle la sangre entre ambos ventrículos o ambas aurículas. La aurícula y el ventrículo derechos están separados por la válvula tricúspide, mientras que las cavidades del lado izquierdo están separadas por la válvula mitral o bicúspide. Ambas reciben el nombre de válvulas auriculoventriculares. Su apertura y cierre regula el paso de la sangre en sentido aurícula-ventrículo.

Las aurículas presentan una pared delgada y reciben la sangre que llega desde las venas cava superior, cava inferior y seno coronario* (aurícula derecha) y desde las venas pulmonares (aurícula izquierda). Luego, esta sangre pasa a los ventrículos derecho e izquierdo, respectivamente.

Los ventrículos son los que, al contraerse, proveen la fuerza necesaria para que la sangre recorra los vasos sanguíneos. Es por este motivo que sus paredes son más gruesas y la sangre ejerce una presión mayor que en las aurículas. La sangre sale del ventrículo derecho por la arteria pulmonar y del izquierdo por la aorta. Entre los ventrículos y las arterias también hay válvulas unidireccionales que reciben el nombre de pulmonar (derecha) y aórtica (izquierda). En conjunto se denominan válvulas semilunares [FIG. 64].

Vasos sanguíneos Los vasos sanguíneos son los conductos encargados de transportar la sangre. Estos presentan diferencias anatómicas dado que desempeñan distintas funciones.

Las arterias son los vasos que reciben la sangre que sale del corazón y la transportan al resto del cuerpo. Poseen paredes gruesas, elásticas y musculares que les permiten soportar la presión que ejerce la sangre cuando es expulsada por el corazón. A medida que recorren el cuerpo, estos vasos se ramifican en arteriolas, que presentan una estructura similar pero sus paredes son más delgadas.

Las venas llevan la sangre desde los tejidos hacia el corazón, en general, en contra de la gravedad, gracias a la contracción de los músculos esqueléticos que hacen presión sobre las venas. Poseen válvulas unidireccionales que impiden el retorno de la sangre. Sus paredes son más delgadas y menos elásticas que las de las arterias ya que la presión sanguínea en las venas es menor.

Los capilares son los vasos de menor diámetro, microscópicos, producidos por la ramificación de las arteriolas.

Forman redes alrededor de los tejidos donde ocurre el intercambio de sustancias y luego se vuelven a unir en vénulas y venas. De esta manera conectan las arterias con las venas. La circulación en ellos es muy lenta y sus paredes están formadas por una sola capa celular llamada endotelio. Así se favorece el intercambio de nutrientes y desechos entre los capilares y las células.

13

10

[FIG. 64]

12

11 1

7

6 8

5 3

46

2

9

4

[1] aurícula derecha (AD) [2] aurícula izquierda (AI) [3] ventrículo derecho (VD) [4] ventrículo izquierdo (VI) [5] válvula tricúspide [6] válvula pulmonar [7] válvula mitral [8] válvula aórtica [9] vena cava inferior [10] vena cava superior [11] arteria pulmonar [12] vena pulmonar [13] arteria aorta

arteria

válvula semilunar

miocardio

Células musculares del corazón

El tejido muscular del corazón, denominado miocardio, tiene tres tipos de células musculares o cardiomiocitos.

Los cardiomiocitos auriculares y los ventriculares se ubican en las paredes de las aurículas y los ventrículos, respectivamente. Ambos se disponen en haces musculares que actúan de forma coordinada para producir la contracción de las cámaras y así expulsar la sangre.

Por otro lado están los cardiomiocitos de conducción y excitación. Estas células musculares tienen menor fuerza de contracción pero están especializadas en la rápida conducción de señales eléctricas y excitan al resto de los cardiomiocitos. Son las responsables del ritmo cardíaco y de la sincronía de la contracción.

Además del miocardio, el corazón está formado por otras dos capas de tejido. Una externa o pericardio, que recubre y protege al corazón dentro de la cavidad torácica, y una capa interna llamada endocardio, que reviste las cavidades internas del corazón.

Circulación de la sangre En el ser humano, la circulación de la sangre presenta tres características. Por un lado es cerrada ya que, en condiciones sanas, la sangre nunca abandona el sistema, lo cual significa que los vasos sanguíneos junto al corazón conforman un circuito cerrado.

Por otro lado, la circulación es completa porque la sangre oxigenada nunca se mezcla con la carboxigenada*. Esto se debe a la existencia de un tabique central completo que divide las cavidades derechas (que tienen sangre carboxigenada) de las cavidades izquierdas (cuya sangre contiene más oxígeno).

Por último, la circulación es doble dado que la sangre recorre dos circuitos conectados en serie: el circuito mayor y el circuito menor [FIG. 65]. De esta forma, la sangre pasa dos veces por el corazón, primero por el lado derecho y luego por el izquierdo.

Circuito mayor o sistémico. Este circuito trans-

porta la sangre oxigenada desde el corazón hacia el resto del cuerpo y luego la devuelve al corazón pero carboxigenada. La sangre sale del ventrículo izquierdo por la aorta, con alto contenido de oxígeno y bajo contenido de dióxido de carbono. La aorta se ramifica en diferentes arterias, arteriolas y finalmente capilares, que rodean a todos los tejidos. Allí se produce el intercambio de gases y otras sustancias (nutrientes, sales, hormonas, desechos) entre las células y la sangre, la cual se carga de dióxido de carbono. Los capilares dan lugar a las vénulas y venas que retornan la sangre carboxigenada a la aurícula derecha.

tabique central

circuito mayor

Circuito menor o pulmonar. Transporta la sangre carboxigenada desde el corazón hacia los pulmones y luego la devuelve al corazón oxigenada. La sangre carboxigenada que llega a la aurícula derecha a través de las venas cavas superior e inferior y del seno coronario pasa al ventrículo derecho. Desde allí sale por la arteria pulmonar hacia los pulmones, en donde ocurre el intercambio gaseoso entre los alvéolos pulmonares y los capilares. El dióxido de carbono se expulsa al exterior y la sangre se oxigena. Esta retorna a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares y pasa al ventrículo izquierdo para iniciar nuevamente el circuito mayor.

[FIG. 65]

arterias pulmonares 1

vena cava superior

arteria aorta

pulmón derecho

pulmón izquierdo

2

AI vena cava inferior

AD VD

VI

venas pulmonares 1

capilares sistémicos

[1] circuito mayor o sistémico [2] circuito menor o pulmonar

seno coronario. Conjunto de venas que recoge la sangre del miocardio y la vuelca a la aurícula derecha. sangre carboxigenada. Sangre que contiene mayor proporción de dióxido de carbono que de oxígeno.

Guía de estudio 1. ¿Por qué el intercambio de sustancias entre la

sangre y las células ocurre en los capilares?

2. ¿En qué se diferencian las venas cavas de la vena pulmonar? ¿Y en qué difieren la arteria pulmonar y la aorta?

3. ¿Qué significan los colores rojo y azul en el corazón y los vasos sanguíneos?

47

[CAPÍTULO 03] • 47 •

Palabras clave:

sístole

diástole

volumen

presión

Purkinje

Función y regulación del corazón El corazón bombea la sangre de manera rítmica y posibilita su recorrido a través de los vasos sanguíneos. Esto se logra por medio de contracciones y relajaciones de las cavidades del corazón, que se dan con una determinada frecuencia cardíaca. Veamos…

Ciclo cardíaco El ciclo cardíaco es la secuencia en la cual el corazón se contrae y relaja dando lugar al latido. Esto permite que la sangre fluya entre las cavidades del corazón y los vasos sanguíneos, siempre desde donde la presión es mayor hacia donde es menor. El ciclo consta de dos fases: diástole y sístole [FIG. 66].

Diástole. Es el período del ciclo cardíaco en el que tan-

to las aurículas como los ventrículos se expanden y se llenan de sangre. Ocurre debido a la relajación del miocardio que reduce la presión interna de las cavidades mientras las válvulas auriculoventriculares y semilunares permanecen cerradas. La relajación es isovolumétrica ya que el corazón mantiene su volumen.

En una primera instancia se llenan ambas aurículas con la sangre que proviene de las venas. A medida que aumenta el volumen de sangre en estas cámaras también aumenta su presión, lo que genera la apertura de las válvulas auriculoventriculares. Esto permite el pasaje de la sangre hacia los ventrículos y su llenado.

[FIG. 66]

Ciclo cardíaco

Sístole. Es el período del ciclo cardíaco en el que las

aurículas y los ventrículos se contraen y eyectan la sangre. En un primer momento son las aurículas las que se contraen para terminar de vaciarse. Al finalizar este proceso, se cierran las válvulas auriculoventriculares ya que la presión ejercida por la sangre en los ventrículos ahora es mayor que la presión en las aurículas. Los ventrículos comienzan a contraerse y la presión en aumento abre las válvulas semilunares. La contracción ventricular alcanza su máximo y la sangre es eyectada por las arterias.

Una vez que los ventrículos se vacían, su presión disminuye y las válvulas semilunares se cierran. Esto da inicio a un nuevo ciclo cardíaco. Cabe destacar que la diástole y sístole de las aurículas y los ventrículos ocurre de manera levemente desfasada. Así se favorece el completo llenado y vaciado de las cavidades cardíacas.

Presión y volumen del ciclo cardíaco

El ciclo cardíaco se puede representar en un diagrama de presión y volumen de un ventrículo. Normalmente se realiza en función del ventrículo izquierdo, aunque el del derecho es similar pero con niveles algo menores. Este diagrama muestra todos los cambios de volumen y presión que ocurren durante un latido. En cada vértice se pueden encontrar las condiciones en las que se abren o cierran las válvulas implicadas en el ciclo cardíaco, mientras que las líneas que conectan los vértices corresponden a una de las cuatro etapas del ciclo [FIG. 67].

[FIG. 67]

sístole auricular

sístole ventricular

presión ventricular (mm Hg)

120

volumen sistólico

d

c

80

c d

40

b a

b

a 0

65

100

135

volumen ventricular (ml)

diástole ventricular

48

• 48 • [BIOLOGÍA 4]

diástole auricular

[a] apertura válvula mitral [b] cierre válvula mitral [c] apertura válvula aórtica [d] cierre válvula aórtica [a] llenado ventricular y contracción auricular [b] contracción ventricular [c] eyección de sangre [d] relajación ventricular

electrocardiograma nodo AV latido

marcapasos

nodo SA

Frecuencia cardíaca

Electrocardiograma

El número de contracciones y relajaciones (o ciclos cardíacos) que tiene el corazón por minuto se denomina frecuencia cardíaca. En un adulto normal, la frecuencia cardíaca en reposo es de 60 a 75 latidos por minuto. En niños el valor es más elevado, entre 140 y 160 latidos por minuto, mientras que en deportistas muy entrenados puede disminuir hasta 40 a 45 latidos por minuto.

El corazón es autónomo, es decir que no depende del sistema nervioso para generar los impulsos eléctricos.

Estos son generados por cardiomiocitos especiales con actividad eléctrica. Los cardiomiocitos de conducción y excitación se agrupan en cuatro zonas del corazón: el nodo sinoauricular (nodo SA), el nodo auriculoventricular (nodo AV), el fascículo de His y las fibras de Purkinje.

El nodo SA inicia el impulso y marca la frecuencia cardíaca, por lo que se lo denomina también marcapasos.

Este nodo se conecta a los cardiomiocitos auriculares y genera la sístole de las aurículas. A su vez, la señal eléctrica es recibida por el nodo AV, aunque con un breve retraso que hace que la sístole auricular y ventricular estén levemente desfasadas. Desde allí, la señal viaja por el tabique central a través de una fibra especializada llamada fascículo de His y luego por las fibras de Purkinje que generan en conjunto la sístole ventricular [FIG. 68].

El sistema nervioso, aunque no controla la contracción y relajación del corazón de manera directa, influye sobre el nodo SA a través del sistema nervioso autónomo. La vía simpática acelera la frecuencia cardíaca en condiciones de estrés, baja presión arterial, disminución de la cantidad de líquido en el organismo y bajo nivel de oxígeno, entre otras causas. La vía parasimpática, por el contrario, disminuye la frecuencia cardíaca en situaciones de alta presión arterial, altos niveles de oxígeno, situaciones de reposo, etcétera.

El electrocardiograma (ecg) es una técnica diagnóstica habitual. A través de electrodos mide pequeñas ondas eléctricas generadas por la actividad del corazón. Durante cada latido ocurren cambios de voltaje en las distintas células cardíacas que dan el patrón de ondas característico del ecg [FIG. 69].

Diversas alteraciones en el ecg de una persona pueden indicar un problema cardíaco. Por medio del patrón de ondas es posible diagnosticar qué células cardíacas están fallando en el organismo.

[FIG. 68]

Impulso eléctrico cardíaco

[FIG. 69] Electrocardiograma de un paciente sano 3 1 2

4

[1] Onda P. Corresponde al inicio del impulso eléctrico en el nodo SA y a la sístole auricular.

[2] Segmento PR. Representa el retraso en la llegada del impulso eléctrico al nodo AV. [3] Complejo QRS. Corresponde a la sístole ventricular y a la eyección de la sangre.

[4] Segmento ST y onda T. Comprenden la diástole auricular y ventricular (relajación isovolumétrica).

www.mandi.com.ar/eNMa0D Escaneen el código QR para ver una animación del corazón junto con su respectivo ECG y otros parámetros.

Guía de estudio

nodo SA fascículo de His

nodo AV

1. Investiguen y describan brevemente qué es el

volumen sistólico y el gasto cardíaco.

2. Investiguen cómo varía la frecuencia cardíaca

con el ejercicio, el consumo de drogas y el sueño.

3. Grafiquen el ecg de personas con frecuencia fibras de Purkinje

49

cardíaca normal y con frecuencia cardíaca elevada. El eje horizontal corresponde al tiempo.

[CAPÍTULO 03] • 49 •

Palabras clave:

sed

timo

hidratación

líquido intersticial

bazo

Los líquidos del cuerpo Los líquidos del cuerpo recorren la circulación sanguínea y linfática. Es importante que sus volúmenes estén controlados, ya que un desbalance puede provocar problemas a nivel general. Todos los sistemas del cuerpo necesitan de la circulación de fluidos para captar los nutrientes y eliminar sus desechos. Veamos…

Volemia La volemia es el volumen de sangre presente en el organismo. En un adulto sano es de aproximadamente cinco litros pero varía en función del tamaño de la persona. Está relacionada con el estado de hidratación, pero no es exactamente lo mismo.

Mantener la volemia en valores normales es vital para el organismo ya que su alteración puede traer graves consecuencias en todo el cuerpo, especialmente en el corazón y el cerebro.

La volemia es regulada principalmente por medio del sistema urinario y de la incorporación de agua. Un nivel bajo de volemia se denomina hipovolemia y es mucho más frecuente en humanos que la hipervolemia (nivel alto de volemia).

•

taquicardia, que se manifiesta con el aumento de la frecuencia cardíaca. Esto se debe a que el corazón compensa la disminución del volumen sanguíneo con un bombeo a mayor velocidad.

No obstante, estos signos pueden evidenciarse recién cuando se ha perdido un volumen considerable de sangre (aproximadamente un 15 %).

Para controlar un estado hipovolémico es fundamental hidratarse y encontrar y tratar cualquier posible fuente de sangrado externa o interna. En casos extremos también es importante la administración de oxígeno para que la sangre presente en el cuerpo pueda realizar el intercambio gaseoso con eficiencia.

Hipervolemia

La principal causa de hipervolemia es un incremento en el nivel de sodio del organismo. Esto puede ocurrir por el consumo excesivo de alimentos ricos en sodio, por transfusiones de sangre o por la ingesta de determinados medicamentos [FIG. 71]. La regulación de sodio también puede verse afectada cuando fallan los riñones, el hígado o el corazón.

[FIG. 71]

El consumo excesivo de agua aumenta la volemia y a la vez disminuye la concentración de sodio en sangre. Las consecuencias abarcan desde náuseas, vómitos y confusión hasta convulsiones y coma.

Hipovolemia

Existen varios factores que pueden causar hipovolemia.

Algunos de ellos son la pérdida de sangre por sangrado o donación y la pérdida de plasma luego de quemaduras severas y lesiones. La deficiencia de sodio y la deshidratación, por ingesta deficiente de agua o debido a vómitos y diarrea, también son factores que llevan a la hipovolemia [FIG. 70].

[FIG. 70]

Una persona con hipovolemia suele sentirse débil, mareada, con náuseas y mucha sed.

Los signos fisiológicos característicos son: baja presión sanguínea, que es la presión que ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos; baja velocidad de llenado capilar, que se evidencia al presionar sobre la piel con la yema de un dedo y observar cuánto tarda en recuperar el color;

• •

50

• 50 • [BIOLOGÍA 4]

Los signos fisiológicos característicos son: alta presión sanguínea; mayor retención de líquidos en el cuerpo, que se evidencia con la hinchazón de las extremidades (piernas y brazos) o del abdomen.

Si la hipervolemia no es compensada, el exceso de fluido puede ingresar a los pulmones, reducir la cantidad de oxígeno en ellos y generar dificultades para respirar. Además, el corazón debe aumentar su esfuerzo para bombear la sangre ya que los vasos sanguíneos muestran resistencia al exceso de fluido. Esto puede conducir a una falla cardíaca.

El tratamiento de la hipervolemia puede realizarse con diuréticos o diálisis. Además se debe reducir la ingesta de sodio con las comidas.

• •

ganglio

médula ósea linfocito volumen sanguíneo

Sistema linfático El sistema linfático forma parte tanto del sistema circulatorio como del sistema inmune. Es un circuito de circulación abierto compuesto por vasos linfáticos, un fluido llamado linfa y órganos linfáticos [FIG. 72].

[FIG. 72]

Componentes del sistema linfático

amígdalas vena yugular timo vasos linfáticos

ganglios linfáticos vena subclavia

bazo

médula ósea (dentro del hueso)

Este sistema realiza cuatro funciones importantes:

• drena el líquido intersticial* en exceso del espacio intercelular y lo devuelve a la circulación venosa; • evita la acumulación de proteínas en el líquido intersticial, algunas las cuales se escapan de los capilares; • extrae bacterias y virus del líquido intersticial para que luego sean destruidos por linfocitos y macrófagos; los lípidos absorbidos en el tracto diges•tivoy transporta hacia el torrente sanguíneo.

La circulación en los vasos linfáticos es mucho más lenta que en los sanguíneos, y la presión en ellos es normalmente menor ya que no cuentan con una bomba como el corazón. El flujo se mantiene principalmente por movimientos peristálticos espontáneos y coordinados de la musculatura lisa que rodea a los vasos linfáticos.

En ellos además existen válvulas que impiden que el fluido retroceda. Esto hace que la linfa avance “de a pasos” en lugar de tener un movimiento continuo.

Linfa

La linfa está compuesta principalmente por líquido intersticial por lo que es muy similar a este, y por consiguiente al plasma sanguíneo. Sin embargo difieren en la composición de proteínas, la cual es muy variable en la linfa. Por ejemplo, cerca del hígado, la linfa tiene muchas más proteínas que la linfa cercana a los músculos.

Este fluido también tiene un contenido muy alto de glóbulos blancos, en especial linfocitos, que provienen de los ganglios linfáticos.

Órganos linfáticos

Los órganos linfáticos se conectan por vasos linfáticos y sanguíneos y se distinguen en primarios y secundarios.

Dentro de los órganos primarios se encuentran la médula ósea y el timo. La médula ósea se localiza dentro de los huesos y se encarga de producir las células sanguíneas; allí también maduran los linfocitos B. El timo se ubica en la región superior del pecho y es la glándula productora más activa de linfocitos T; allí maduran otras células producidas por la médula ósea.

Los órganos secundarios comprenden a los ganglios linfáticos (repartidos por todo el cuerpo) y al bazo, entre otros órganos, como las amígdalas. Estos se encargan de filtrar la linfa y la sangre, respectivamente, y de retener posibles patógenos (virus y bacterias). Allí se ponen en contacto con los linfocitos maduros, los cuales se activan y desempeñan su función.

Vasos linfáticos

Los vasos linfáticos inician en capilares tubulares, delgados y ciegos (similares a dedos de guantes) localizados cerca del extremo venoso de los capilares sanguíneos.

Allí captan el líquido intersticial que, al penetrar en estos capilares, pasa a llamarse linfa. Los capilares linfáticos se unen y forman vasos de mayor diámetro que descargan la linfa en las venas yugular y subclavia. líquido intersticial. Líquido contenido en el espacio entre las células y formado por el plasma sanguíneo que se filtra de los capilares.

Guía de estudio 1. En ocasiones, cuando una persona tiene presión baja se recomienda comer algún alimento salado. ¿Por qué?

2. Investiguen por qué motivo los ciclistas y maratonistas tienen más riesgo de sufrir hiperhidratación (consumo excesivo de agua) y qué importancia tienen las bebidas isotónicas.

3. Expliquen cómo se relacionan el agua del cuerpo, la sangre y la linfa.

51

[CAPÍTULO 03] • 51 •

Palabras clave:

cardiopatía ateroma

edema linfático

fiebre reumática

La salud del sistema circulatorio Las enfermedades del sistema circulatorio pueden afectar tanto al sistema cardiovascular como al linfático. Estos padecimientos son frecuentes y en su mayoría se pueden prevenir. Veamos…

Enfermedades cardiovasculares Las enfermedades cardiovasculares son aquellas que afectan al corazón o a los vasos sanguíneos. Actualmente son la principal causa de fallecimientos en el mundo, incluso cuando alrededor del 90 % se pueden prevenir.

Cardiopatías. Existen tres tipos de cardiopatías: coronaria, reumática y congénita. La cardiopatía coronaria refiere a la lesión de las arterias coronarias que irrigan al corazón, lo cual limita la llegada de sangre y oxígeno al miocardio. Esto genera la muerte de células cardíacas y finalmente el ataque cardíaco o infarto. La cardiopatía reumática es la lesión del miocardio y de las válvulas cardíacas como consecuencia de la fiebre reumática.

Esta complicación puede devenir luego de una infección bacteriana con estreptococos mal tratada. Por otro lado, las cardiopatías congénitas son malformaciones producidas durante el desarrollo embrionario. Algunas causan la comunicación entre las cavidades derechas e izquierdas del corazón o la mala oxigenación de los tejidos.

Enfermedades cerebrovasculares. Trastornos de los vasos sanguíneos que irrigan el cerebro y conllevan a una menor oxigenación del mismo y a la alteración de su funcionamiento. Pueden ocasionar un accidente cerebrovascular (acv) ya sea por la disminución del flujo de sangre que llega al cerebro o por una hemorragia cerebral producto de la ruptura de un vaso sanguíneo.

Otras enfermedades cardiovasculares. La

afección de los vasos sanguíneos que irrigan a los brazos y piernas se llama arteriopatía periférica y puede traer dolores, por ejemplo, al caminar. Por otro lado, la trombosis venosa profunda y la embolia pulmonar son enfermedades debidas a coágulos de sangre o trombos que se alojan generalmente en las venas de las piernas.

Estos pueden desprenderse, obstruir los vasos que irrigan a los pulmones y dificultar la respiración.

La causa más frecuente de estas enfermedades cardiovasculares, a excepción de las cardiopatías de tipo reumático y congénito, es la obstrucción de los vasos sanguíneos por aterosclerosis.

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• 52 • [BIOLOGÍA 4]

La aterosclerosis es la acumulación de lípidos y células en las paredes de los vasos sanguíneos que forman una placa llamada ateroma [FIG. 73]. Esto genera un estrechamiento del interior de los vasos y provoca su obstrucción.

[FIG. 73]

La aterosclerosis puede afectar a las arterias de los riñones y alterar su función, o a las arterias periféricas y causar adormecimientos e incluso infecciones en piernas, brazos y pelvis.

Factores de riesgo y prevención

El desarrollo de aterosclerosis y de enfermedades cardiovasculares puede deberse a la edad avanzada y la predisposición genética. No obstante, la mayoría de los factores de riesgo son evitables o tratables ya que provienen de malos hábitos de las personas como el tabaquismo, el alcoholismo, la inactividad física y la alimentación poco saludable.

Los efectos de esos hábitos se manifiestan en forma de hipertensión arterial, hiperglucemia (contenido alto de glucosa en sangre), hiperlipidemia (contenido alto de grasas y colesterol en sangre) y sobrepeso u obesidad.

Todos estos factores aumentan la probabilidad de sufrir ataques cardíacos, acv y otras complicaciones.

Se ha demostrado que dejar de fumar, reducir la ingesta de sal y bebidas alcohólicas, adoptar una dieta saludable [FIG. 74] y realizar actividad física regularmente disminuyen el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares.

Además, es importante realizarse controles periódicos preventivos [FIG. 75].

[FIG. 74]

El consumo de frutas y verduras ayuda a reducir el colesterol “malo”, la presión sanguínea y la obesidad.

[FIG. 75]

Los controles periódicos son indispensables para detectar enfermedades de manera temprana. Además, existen medicamentos para reducir o controlar la diabetes, la hipertensión y otros factores de riesgo.

ACV

amígdala

trombosis

Enfermedades linfáticas Las enfermedades linfáticas comprenden un grupo de trastornos que afectan directamente a uno o más componentes del sistema linfático. Al contrario de las enfermedades cardiovasculares, las principales causas suelen ser genéticas, por infecciones o relacionadas a distintos tipos de cáncer.

Linfadenopatía. Ocurre cuando uno o más ganglios linfáticos están agrandados o inflamados [FIG. 76]. Por lo general, si el grupo de ganglios afectados es pequeño se debe a una reacción ante alguna infección o inflamación local. Un ejemplo es la hinchazón de los ganglios del cuello ante una infección en la garganta. En cambio, una afección generalizada de los ganglios linfáticos puede ser indicativa de algún problema más serio como mononucleosis infecciosa, tuberculosis, enfermedades autoinmunes o algún tipo de cáncer.

[FIG. 76]

Los ganglios linfáticos cervicales ubicados en el cuello son el lugar más frecuente de linfadenopatía.

linfoma

aterosclerosis

Cáncer. Muchas veces el sistema linfático es el sitio de

proliferación de células fuera de control que generan tumores. Si estas células provienen del mismo tejido linfático el tumor se considera primario. Entre los cánceres primarios se encuentran los linfomas. En ellos son los linfocitos o células precursoras las que crecen y se dividen fuera de control. La mayoría de los linfomas se originan como consecuencia de viejas infecciones con el virus de Epstein-Barr o por predisposición genética. El tratamiento puede ser efectivo aunque depende de la temprana detección del cáncer. En cambio, si las células se originaron en otro sitio del organismo y han llegado a la linfa por metástasis (dispersión), el tumor se considera secundario. En ambos casos, la proliferación de células tumorales lleva a la inflamación de los ganglios.

Edema linfático. Es la inflamación de los miembros

superiores o inferiores por la acumulación de líquido intersticial que no puede ser drenado de manera efectiva.

Puede ocurrir por la extracción de un nódulo linfático, porque se han dañado algunos ganglios linfáticos luego de un tratamiento contra el cáncer o por obstrucción del sistema linfático [FIG. 78]. Su tratamiento puede incluir la realización de ciertos ejercicios, el vendaje, la compresión y los masajes que contribuyan al drenaje linfático.

[FIG. 78]

Linfadenitis. Es la inflamación de un ganglio linfático

debido a una infección que afecte al propio ganglio. Suele afectar a los ganglios del cuello y frecuentemente se trata de infecciones bacterianas de fácil tratamiento por medio de antibióticos.

La elefantiasis es consecuencia de un edema linfático crónico producido por parásitos que se transmiten a través de la picadura de mosquitos.

Amigdalitis. Es la infección viral o bacteriana de las

amígdalas, órganos linfáticos parecidos a los ganglios y ubicados al comienzo de la garganta. Esta enfermedad produce la hinchazón de las amígdalas y causa dolor de garganta, fiebre y dificultades para tragar [FIG. 77]. De acuerdo a la frecuencia con la que se contraigan estas infecciones, el paciente puede ser intervenido quirúrgicamente para proceder a la extracción de esos órganos.

[FIG. 77]

Ante la infección de las amígdalas, muchos médicos recomiendan comer helado para su desinflamación.

Guía de estudio 1. Investiguen y describan cuáles son los

síntomas más comunes que presenta una persona que está sufriendo un ataque cardíaco o un acv, y cuáles son los primeros auxilios adecuados en esos casos.

2. El ácido acetilsalicílico o aspirina suele ser beneficioso para pacientes a los que se les ha detectado un riesgo cardiovascular. Investiguen y respondan. a. ¿Qué funciones cumple la aspirina en relación a las enfermedades cardiovasculares? b. ¿Cómo se relaciona con la obstrucción de los vasos sanguíneos?

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[CAPÍTULO 03] • 53 •

Palabras clave:

transpiración

osmolaridad

respiración medio hipertónico

La excreción La excreción es fundamental para eliminar los productos de desecho generados en los procesos metabólicos del cuerpo. Normalmente se asocia esta función al sistema urinario, aunque también contribuyen glándulas sudoríparas y el sistema respiratorio. Veamos…

Generalidades del sistema excretor El sistema excretor elimina las sustancias en exceso o de desecho presentes en los fluidos corporales. Además es de gran importancia para el mantenimiento de la homeostasis. El sistema urinario es la principal vía de eliminación de los productos de desecho y, con frecuencia, se considera sinónimo de sistema excretor. Sin embargo, algunas sustancias son excretadas a través de la respiración y la sudoración.

Sudoración

El sudor es el fluido producido y secretado por las glándulas sudoríparas. Está formado en un 95 % por agua y también contiene sales, como el cloruro de sodio, ya que es un derivado del plasma sanguíneo. Otros componentes se encuentran en menor proporción como los ácidos grasos, el ácido láctico, el ácido úrico, la urea y el amoníaco. Estas y otras sustancias [FIG. 79] le dan al sudor una consistencia viscosa. El sudor no tiene olor por sí mismo sino que este se produce por la descomposición de sustancias realizada por bacterias de la piel.

No obstante, el consumo de algunos alimentos como el ajo, la cebolla y el curri genera compuestos con azufre que se excretan a través de los fluidos corporales y tienen olores característicos.

En el ser humano, la transpiración no solo es un medio para eliminar productos de desecho sino que también cumple un rol muy importante en la regulación de la temperatura corporal. El sudor que cubre la piel capta el calor corporal y lo evapora, por lo que contribuye a disminuir la temperatura interna del cuerpo.

[FIG. 79]

54

Algunos ácidos presentes en el sudor protegen la piel de los rayos del sol (urocánico) y otros atraen a los mosquitos (láctico).

Las glándulas sudoríparas [FIG. 80] son glándulas de tipo exocrino, es decir que secretan su contenido a través de un conducto o poro que desemboca al exterior, en este caso la superficie corporal. La acumulación de impurezas y células muertas en la piel obstruye dichos conductos e impide la salida de las secreciones corporales. Esto agranda los poros y provoca acné.

[FIG. 80]

Las glándulas sudoríparas están dispersas prácticamente por todo el cuerpo y en algunas zonas como las palmas de las manos o las axilas tienen mayor densidad.

Eliminación de dióxido de carbono

Los procesos metabólicos que llevan a cabo todas las células del organismo consumen oxígeno y producen dióxido de carbono, un desecho metabólico que se elimina a través de la respiración. El dióxido de carbono ingresa a los capilares que bañan a los distintos tejidos del organismo y es conducido por el torrente sanguíneo hasta los capilares alveolares. Allí ocurre el intercambio de gases o hematosis entre la sangre y el aire inspirado contenido dentro de los alvéolos. Finalmente este gas de desecho es expulsado hacia el exterior en la espiración o exhalación.

Los niveles de dióxido de carbono regulan algunas funciones del organismo. Por ejemplo, el incremento de este gas en un tejido con mucha actividad metabólica conlleva a una mayor irrigación sanguínea del mismo.

Esto permite que las células del tejido tengan mayor disponibilidad de oxígeno para continuar su actividad y evita la acumulación de dióxido de carbono. Por otro lado, los niveles de dióxido de carbono en el interior del cuerpo estimulan la respiración. Niveles elevados de este gas generan un aumento de la frecuencia respiratoria, lo que facilita la excreción del dióxido de carbono.

La acumulación de dióxido de carbono en el organismo, también conocido como hipercapnia, es uno de los principales factores que causa somnolencia en el día.

Esta acumulación puede suceder cuando la función de los pulmones está disminuida por acumulación de grasa abdominal, que ejerce presión sobre los pulmones, o por epoc (enfermedad pulmonar obstructiva crónica).

vapor de agua glándula sudorípara soluto

Regulación osmótica La osmolaridad es una expresión de la concentración de solutos de una solución: a mayor osmolaridad, mayor es la concentración de solutos. Al comparar la osmolaridad de dos medios se puede definir si uno de ellos es isotónico, hipertónico o hipotónico respecto del otro [FIG. 81], de lo cual dependerá el movimiento de agua entre dichos medios. En el cuerpo humano se consideran distintos medios el interior celular (citoplasma), el líquido intersticial, la linfa y la sangre contenida en los capilares.

La regulación sistémica también se ocupa del control de la osmolaridad de los fluidos y es llevada a cabo por los riñones. A su vez, estos son influenciados por el sistema endocrino y el sistema nervioso autónomo.

medio isotónico

[FIG. 81] MEDIO 1

orina

MEDIO 2

movimiento neto de agua membrana semipermeable medios isotónicos

igual osmolaridad

medio 1 hipertónico

mayor osmolaridad respecto al medio 2

medio 1 hipotónico

menor osmolaridad respecto al medio 2

La osmolaridad de los fluidos corporales, determinada por la glucosa, los aminoácidos e iones, entre otros solutos, debe regularse para mantener un equilibrio con el citoplasma de todas las células. La regulación local consiste en desplazamientos de agua entre el interior y el exterior de las células, lo que se denomina ósmosis.

Por ejemplo, si aumenta la concentración de solutos disueltos en sangre habrá un movimiento de agua desde el interior de los glóbulos rojos hacia el plasma [FIG. 82].

Sin embargo esta regulación es limitada ya que existe una determinada cantidad de líquido que las células pueden absorber o perder sin correr el riesgo de romperse o deshidratarse, respectivamente.

medio hipertónico

medio hipotónico

[FIG. 82]

Glóbulos rojos observados bajo un microscopio.

De acuerdo a la osmolaridad del medio en que se encuentran, la turgencia de los glóbulos se modifica.

Balance hídrico

La osmolaridad de los líquidos corporales varía por aumento o disminución de la cantidad de solutos, o bien, por el cambio en el volumen de agua. El balance hídrico de los fluidos corporales depende de los ingresos y egresos de agua e influye, por ejemplo, en la volemia.

El agua sale del cuerpo principalmente a través de la orina [FIG. 83]. También se excreta como vapor de agua por medio de la sudoración y la respiración, y forma parte de las heces. La entrada de agua al cuerpo se realiza mayormente a través de la comida y la bebida. Solo un mínimo contenido de agua se puede generar en procesos metabólicos.

La falta de agua incrementa la osmolaridad del líquido intersticial. Esto es detectado por osmorreceptores localizados en el hipotálamo que desencadenan la sensación de sed. Además, existe un sistema de hormonas que regula la actividad renal y la retención de agua según las necesidades fisiológicas.

[FIG. 83]

Un adulto orina en promedio 1,5 litros por día. El volumen depende de las bebidas y los alimentos ingeridos.

Guía de estudio 1. Investiguen sobre la ingesta diaria de agua

55

recomendada. ¿Qué sucede si se consume más de lo sugerido? ¿Y si se consume menos?

[CAPÍTULO 03] • 55 •

Palabras clave:

urea

cápsula de Bowman esfínter ácido úrico

El sistema urinario El sistema urinario cumple un rol fundamental en la excreción de sustancias de desecho a través de la orina. Sus órganos principales, los riñones, también participan de otros procesos del organismo. Veamos…

Generalidades El sistema urinario está formado por los riñones, los uréteres, la vejiga y la uretra [FIG. 84]. Este sistema no solo almacena y elimina productos de desecho, principalmente urea y ácido úrico, sino que también regula la volemia, el pH y la composición de la sangre (sobre todo de iones como sodio, potasio y calcio), la presión arterial y la formación de células sanguíneas. Además participa en la síntesis de vitamina D.

Riñones. Son los órganos más importantes del siste-

ma urinario y son pares, es decir que se encuentran por duplicado (al igual que los pulmones). Están ubicados en la parte trasera de la cavidad abdominal a ambos lados de la columna vertebral y tienen un color pardo rojizo.

Su función principal es la regulación del volumen y la osmolaridad de los fluidos corporales, a través de lo que mantienen la homeostasis y proporcionan un medio relativamente constante para que los tejidos y las células puedan llevar a cabo sus funciones. Para ello controlan la cantidad de iones y agua excretada, la cual debe ser equivalente a la cantidad ingerida (determinada por los hábitos alimenticios y de hidratación de cada individuo).

El equilibrio iónico solo depende de su ingesta y excreción, pero el balance hídrico también depende de otros procesos como la ganancia y pérdida de agua por el metabolismo, la transpiración y la materia fecal.

Otra importante función que realizan los riñones es la eliminación de productos de desecho metabólicos, como la urea (formada por el metabolismo de proteínas), el ácido úrico (formado por el metabolismo de ácidos nucleicos) y la bilirrubina (procedente de la degradación de la hemoglobina), entre otros. Todos estos productos son eliminados a la misma velocidad en la que se producen.

Los riñones [FIG. 85] también excretan sustancias extrañas que se han ingerido como fármacos, pesticidas y aditivos que pueden contener los alimentos.

[FIG. 85]

56

Sobre los riñones se ubican las glándulas adrenales, responsables de secretar varias hormonas.

• 56 • [BIOLOGÍA 4]

Uréteres. Son conductos pares formados por células musculares lisas y células epiteliales que llevan la orina desde los riñones hasta la vejiga. En adultos sanos, normalmente tienen entre 25 y 30 centímetros de largo y tres milímetros de diámetro.

Vejiga. Es un órgano muscular y elástico que almacena la orina y se vacía en un proceso llamado micción. La vejiga está formada por células epiteliales y varias capas de células musculares lisas que se contraen involuntariamente al momento de expulsar la orina. Al ser un órgano bastante distensible su volumen es variable. Típicamente una vejiga humana puede contener entre 300 y 500 mililitros de orina.

Uretra. Es un tubo elástico de naturaleza muscular que

conecta la vejiga con el orificio de salida de la orina. La uretra contiene dos esfínteres que regulan el paso de la orina, uno involuntario a la salida de la vejiga y otro más externo y formado por músculo estriado que permite el control voluntario de la micción.

Este órgano difiere entre mujeres y varones. En las mujeres tiene una longitud considerablemente menor que en los varones y solo cumple una función urinaria.

En cambio, en los varones participa tanto en la micción como en la eyaculación, por lo que su función está relacionada también con el sistema reproductivo. Ellos poseen un esfínter uretral adicional, que ayuda a expulsar el semen e impide que este ingrese en la vejiga.

[FIG. 84]

riñón

uréter

vejiga uretra

asa de Henle túbulo colector Funcionamiento del riñón La unidad funcional de los riñones es el nefrón. Cada riñón posee alrededor de un millón de nefrones en su interior. Estas estructuras se encargan de filtrar la sangre y luego modificar el líquido filtrado.

Cada nefrón posee dos componentes: el corpúsculo renal formado por una red de capilares glomerulares (o glomérulo) contenidos por la cápsula de Bowman, y el sistema tubular que parte desde la cápsula de Bowman y transporta el líquido filtrado. A medida que avanzan, los conductos del sistema tubular presentan distintas funciones y nombres. Cerca del glomérulo, el túbulo recibe el nombre de contorneado proximal. Este se continúa en el asa de Henle, un túbulo con forma de U, y luego en el túbulo contorneado distal. Este último desemboca en el túbulo colector, un único conducto al que vierten los túbulos distales de todos los nefrones y que se conecta con los uréteres [FIG. 86].

Esas estructuras del nefrón realizan cuatro procesos: filtración, reabsorción, secreción y excreción.

glomérulo

capilar peritubular Debido a que esta porción del sistema tubular es casi impermeable al agua, la preorina se concentra y se forma la orina, compuesta por agua no reabsorbida, sales en exceso y desechos nitrogenados.

Por último, la orina se vuelca hacia el túbulo colector, en donde se produce su concentración de acuerdo a las necesidades hídricas del organismo. Si el cuerpo requiere conservar agua, esta se reabsorbe por ósmosis y se excreta una orina escasa y concentrada. Por el contrario, si el organismo está bien hidratado no se concentrará la orina y esta será abundante y diluida.

[FIG. 86] Estructuras del nefrón [1] arteriolas que llegan y salen del riñón [2] glomérulo corpúsculo renal [3] cápsula de Bowman [4] capilares peritubulares [5] túbulo contorneado proximal [6] asa de Henle [7] túbulo contorneado distal [8] túbulo colector

Formación de orina

La formación de la orina comienza con la filtración de la sangre en el corpúsculo renal. Allí, los desechos metabólicos, parte del agua y otras sustancias pequeñas (glucosa, sales minerales, aminoácidos) pasan de la sangre de los capilares glomerulares al interior de la cápsula de Bowman. Las células sanguíneas, los lípidos y las proteínas de gran tamaño quedan retenidas dentro de los capilares y permanecen en el torrente sanguíneo. El líquido formado en la cápsula de Bowman se denomina ultrafiltrado o filtrado glomerular. Un riñón sano genera alrededor de 180 litros de ultrafiltrado por día, aunque gran parte de este será reabsorbido y volverá al torrente sanguíneo.

El segundo proceso en la formación de la orina es la reabsorción, que ocurre principalmente en el túbulo proximal y el asa de Henle. En el túbulo proximal se reabsorben el 60 % del agua, múltiples iones (sodio, cloro, calcio, magnesio y bicarbonato) y el 100 % de la glucosa y los aminoácidos filtrados. Las sustancias reabsorbidas pasan a capilares sanguíneos peritubulares, que rodean al sistema tubular. A su vez, el asa de Henle reabsorbe un 20 % de agua y un 25 % de cloro y sodio. Luego de este proceso, el filtrado pasa a llamarse preorina, la cual es hipertónica respecto de los líquidos corporales.

En el túbulo distal se produce la secreción de diversas sustancias que no han sido filtradas previamente: amoníaco, iones de potasio e hidrógeno (protones) y sustancias medicinales. Estas pasan desde los capilares peritubulares hacia el interior del túbulo, en sentido inverso de la reabsorción.

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1

7 3

6

4

8

Guía de estudio 1. Investiguen y respondan. a. ¿Cuál es la composición típica de la orina? b. ¿Por qué la orina presenta color amarillo? ¿De qué depende la intensidad de este color? c. ¿Qué parámetros pueden indicar enfermedad?

2. ¿En qué sector de los nefrones se forma la orina? ¿Su composición es la misma que la que luego se excreta a través de la uretra? ¿Por qué?

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[CAPÍTULO 03] • 57 •

hipotálamo Palabras sodio clave:

agua

hipófisis

La regulación del sistema excretor La regulación del sistema excretor permite mantener estable el nivel de agua, la volemia y la presión arterial, y a la vez excretar los desechos. En esto participan el sistema endocrino y nervioso. Veamos…

Control hormonal de la función renal La función renal está regulada por un conjunto de hormonas relacionadas entre sí: hormona antidiurética, péptido natriurético auricular, angiotensina II y aldosterona. El correcto funcionamiento de los riñones es el resultado del balance de todas estas hormonas.

La cantidad de orina producida en el organismo depende de las necesidades del mismo de retener o eliminar agua. Lo mismo ocurre con las sales. Todo ello está íntimamente relacionado con la presión sanguínea y la volemia.

Hormona antidiurética

La hormona antidiurética o vasopresina (adh) regula la cantidad de agua excretada por los riñones. Es una neurohormona producida por el hipotálamo, una región del cerebro importante en la regulación hormonal, y luego se almacena y se libera a través de la glándula neurohipófisis [FIG. 87]. Esta neurohormona pasa al torrente sanguíneo y viaja hasta los riñones, en donde se encuentran los receptores para adh.

hipotálamo tallo hipofisario

adenohipófisis

neurohipófisis

El hipotálamo mide la volemia y la osmolaridad de la sangre y, a partir de ello, controla los mecanismos de secreción de adh. Una disminución en la volemia o un aumento en la osmolaridad de los líquidos corporales incrementa la secreción de adh.

En los riñones, la adh influye en la permeabilidad del sistema tubular. En las células que forman la pared de los túbulos se insertan temporalmente canales que dejan pasar el agua llamados acuaporinas. Esto permite su mayor reabsorción. Al mismo tiempo se estimula la ingesta de agua a través de un “centro de la sed”.

Así se restituye el volumen de plasma en sangre y los solutos se diluyen. Frente a ello, el hipotálamo cesa la producción de adh [FIG. 88].

[FIG. 88]

El frío y la ingesta de alcohol inhiben la producción y liberación de ADH, lo que provoca el aumento en el flujo de orina.

Péptido natriurético auricular

El péptido natriurético auricular estimula la excreción de sodio. Esta hormona es sintetizada y secretada por los cardiomiocitos auriculares cuando aumenta la presión en las aurículas por una elevada volemia.

Su principal acción consiste en aumentar la capacidad excretora de los riñones al reducir la reabsorción de agua en los túbulos renales. Esto es indirecto ya que depende de la secreción activa de sodio. De esta manera se genera una orina abundante [FIG. 89] y diluida.

El péptido natriurético auricular también reduce la reabsorción de sodio en los riñones, incrementa la lipólisis (descomposición de los lípidos), dilata los vasos sanguíneos e inhibe la secreción de renina.

[FIG. 87]

58

• 58 • [BIOLOGÍA 4]

Las neurohormonas producidas en el hipotálamo, como la ADH, son secretadas por la neurohipófisis. En cambio, la adenohipófisis sintetiza otras hormonas.

[FIG. 89]

El té, el mate, el café y la piña son diuréticos naturales ya que provocan la eliminación de agua y otros solutos a través de la orina.

ADH

glándula adrenal

micción

angiotensinógeno

Sistema renina-angiotensina-aldosterona

La aldosterona es una hormona que mantiene estable la concentración de iones en los fluidos corporales. Es producida por las glándulas adrenales ubicadas sobre los riñones, ante una disminución de la presión sanguínea o de los niveles de sodio en sangre o un incremento de los niveles de potasio. Genera el mismo efecto final que la adh pero a través de un mecanismo diferente.

Mientras que la adh estimula la reabsorción de agua de forma directa, la aldosterona incrementa la reabsorción de sodio y la secreción de potasio en los túbulos renales. La reabsorción de sodio también influye de manera indirecta en la reabsorción de agua, ya que una mayor concentración de este ión en los capilares peritubulares hace que el agua se mueva desde los túbulos hacia la sangre. Esto genera un aumento en la volemia y la presión sanguínea.

La producción y liberación de aldosterona están controladas por un circuito de retroalimentación llamado sistema renina-angiotensina-aldosterona. Este circuito se activa cuando disminuye la presión sanguínea, lo cual es detectado por el aparato yuxtaglomerular. Esta estructura se localiza en los corpúsculos renales, regula el funcionamiento de cada nefrón y secreta la renina (enzima). La renina viaja en el torrente sanguíneo y reacciona con una proteína producida y liberada por el hígado llamada angiotensinógeno. Ella se transforma primero en angiotensina I y luego en la forma activa de la hormona angiotensina II (esto último sucede en los pulmones).

[FIG. 90]

deshidratación, falta de agua, hemorragia

noradrenalina

La angiotensina II actúa sobre la glándula adrenal y estimula la liberación de aldosterona. Además contrae los vasos sanguíneos e influye sobre el “centro de la sed”, lo cual ayuda a elevar la presión arterial [FIG. 90].

Control nervioso de la función renal El sistema nervioso también regula la actividad de los riñones por medio de la vía nerviosa simpática. Un descenso de la presión arterial o de la volemia estimula la secreción de noradrenalina. Como consecuencia se libera renina y aumenta la reabsorción de agua y sodio. A su vez, la noradrenalina actúa sobre los capilares glomerulares, los cuales se contraen y modifican el proceso de filtración de la sangre. Así se restablece la presión arterial.

Respecto al reflejo de micción, hay centros nerviosos que se activan cuando la orina acumulada en la vejiga genera una determinada presión. Esto produce los deseos de orinar.

Guía de estudio 1. ¿Qué hormonas tienen efectos contrapuestos?

2. Investiguen cómo se regula la sudoración, otra forma de excreción de agua y sales.

3. Investiguen y respondan. ¿Qué efecto tienen

los diuréticos en las personas con hipertensión?

disminuye volemia

aumenta volemia

disminuye presión sanguínea

aumenta presión sanguínea

al aparato yuxtaglomerular

aumenta reabsorción de agua y sodio ALDOSTERONA

ANGIOTENSINÓGENO

RENINA

a glándula adrenal ANGIOTENSINA I

ANGIOTENSINA II

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[CAPÍTULO 03] • 59 •

Palabras clave:

nefritis

orina

trasplante

diálisis

La salud del sistema excretor Las enfermedades del sistema urinario alteran el funcionamiento de los riñones. Debido a su rol regulador y excretor, esto influye en la salud de todo el organismo. Además existen enfermedades que afectan a otros órganos del sistema urinario o a otros órganos excretores como la piel. Veamos…

Insuficiencia renal La insuficiencia renal es una afección provocada por la disminución o cese de la filtración glomerular en los nefrones. Conlleva a que los riñones pierdan su capacidad de eliminar desechos y equilibrar los fluidos corporales.

La insuficiencia renal se considera aguda cuando aparece de forma abrupta y los riñones dejan de funcionar casi por completo. Esto puede suceder por una hemorragia que cause una importante disminución en la volemia y por el consumo de algunos medicamentos o sustancias tóxicas.

En cambio, la insuficiencia renal crónica refiere al deterioro progresivo e irreversible del funcionamiento de los riñones. En un primer momento puede no presentar síntomas o estos pueden pasar desapercibidos. Pero, el avance de la enfermedad trae diversas consecuencias: náuseas, pérdida del apetito, ganas de orinar frecuentemente, somnolencia, calambres musculares, picazón en todo el cuerpo, hinchazón de piernas e hipertensión.

La causa más frecuente de insuficiencia renal es la diabetes. Otros factores que generan esta enfermedad son la hipertensión arterial, la enfermedad renal poliquística, la obstrucción de los conductos urinarios por cálculos renales y algunos tipos de cáncer, las infecciones renales recurrentes y la inflamación de los nefrones o nefritis.

La nefritis es una enfermedad frecuente que inflama los nefrones. Puede ocurrir luego de una infección bacteriana (por ejemplo, de la garganta), por consumo en exceso de medicamentos, por exposición prolongada al plomo y otras sustancias tóxicas y por enfermedades autoinmunes como el lupus y el sida.

[FIG. 91]

60

• 60 • [BIOLOGÍA 4]

La hemodiálisis es un tipo de terapia donde se bombea la sangre del paciente por una máquina que posee una membrana artificial. Esta permite ajustar de forma selectiva la concentración de solutos en sangre.

Si la insuficiencia renal se detecta en su fase temprana existen tratamientos que pueden retrasar el progreso de la enfermedad. Estos pueden incluir el uso de algunos medicamentos y la modificación de la dieta y del estilo de vida. Cuando la enfermedad está avanzada se realiza una terapia que reemplaza el funcionamiento de los riñones: la diálisis [FIG. 91]. Este procedimiento remueve el exceso de agua, solutos y toxinas de la sangre de manera externa. Si los riñones han perdido un 90 % de su función se puede realizar un trasplante de este órgano.

Para mantener la salud de los riñones se recomienda: beber de 2 a 3 litros de agua por día o cuando se sienta sed, tener una alimentación equilibrada y saludable, disminuir el consumo de sal, evitar fumar e ingerir medicamentos en exceso, realizar caminatas diarias de por lo menos 30 minutos y llevar a cabo análisis de rutina de sangre y orina [FIG. 92], al menos una vez al año.

[FIG. 92]

Análisis de orina

El análisis de orina permite detectar diversas afecciones fisiológicas y anatómicas y realizar el seguimiento de enfermedades. Se utilizan diferentes herramientas: tiras reactivas para analizar las características de la orina (pH, contenido de glucosa y de proteínas, etcétera), microscopía para visualizar los componentes de la orina (cristales, tipos de células) y un examen citopatológico de sedimentos que permite diagnosticar y controlar posibles tumores o enfermedades urinarias.

Ciencia actual Riñón artificial portátil Un grupo de investigadores estadounidenses desarrolló un riñón artificial portátil. El novedoso invento consiste en una pequeña máquina de diálisis que se lleva como un cinturón, por lo que el paciente puede caminar, trabajar o dormir con el dispositivo colocado.

Esto mejora la calidad de vida de los pacientes que deben someterse a una terapia de reemplazo renal ya que, de esta manera, no requieren pasar largas horas en los centros de atención médica.

higienización

cistitis

Otras enfermedades del sistema excretor Existen enfermedades que afectan a otros órganos del sistema urinario y, si son tratadas a tiempo, no llegan a producir insuficiencia renal. Algunas de ellas son el síndrome urémico hemolítico, las infecciones urinarias, la enfermedad renal poliquística y los cálculos renales.

No obstante, el sistema excretor no está formado únicamente por el sistema urinario. La piel es otro órgano que permite excretar agua y sales y puede presentar afecciones relacionadas con la excreción como la hiperhidrosis.

Síndrome urémico hemolítico. Es una enferme-

dad causada por las toxinas que produce una cepa de la bacteria Escherichia coli. Suele estar presente en los alimentos contaminados, como carne de vaca o pollo mal cocinada y leche no pasteurizada, y en el agua no potable que haya estado en contacto con heces de animales.

También puede contraerse al consumir verduras crudas mal lavadas o que han estado en contacto con carne no cocida. La toxina produce lesiones en los vasos sanguíneos y afecta el funcionamiento de los riñones y del sistema nervioso. En la actualidad, es la causa principal que genera insuficiencia renal en los niños. En la fase aguda, la diálisis es el único tratamiento que ha logrado reducir la mortandad.

Infecciones urinarias. Conjunto de afecciones

causadas mayormente por bacterias, pero también por hongos y protozoos, que infectan cualquier parte del tracto urinario, ya sean los riñones, la vejiga (cistitis), la uretra o la próstata (prostatitis). Los síntomas incluyen dolor pélvico, necesidad frecuente de orinar y dolor al hacerlo, presencia de sangre en la orina y, en ocasiones, fiebre. Las infecciones urinarias suelen ser más frecuentes en mujeres debido a que la uretra femenina está más cerca del ano y es más corta respecto a la uretra masculina. Esto hace que la probabilidad de que las bacterias intestinales, como Escherichia coli, migren al conducto renal y lleguen a la vejiga sea mayor [FIG. 93].

[FIG. 93]

La higienización de las manos luego de ir al baño, la limpieza de la zona genital de adelante para atrás y la micción después de la actividad sexual previenen la infección urinaria.

infección

cálculo

Enfermedad renal poliquística. Es uno de los

trastornos hereditarios más frecuentes en la que los túbulos renales se llenan de cientos de quistes. Los síntomas típicos son dolor lumbar, sangre en la orina, hipertensión, inflamación abdominal e infecciones urinarias frecuentes.

Estos se evidencian recién en la adultez. El tratamiento con distintos medicamentos junto con una dieta baja en sodio y proteínas puede reducir la velocidad de progresión de la enfermedad hacia la insuficiencia renal.

Cálculos renales. Son cristales insolubles de tamaño variable que se forman por la solidificación del ácido úrico, las sales de calcio y otros desechos depositados fuera de la orina. Estos pueden deberse a la ingestión excesiva de sales minerales o ingesta insuficiente de agua, a la formación de una orina de pH alcalino o ácido o a la hiperactividad de las glándulas paratiroides.

Los cálculos pueden quedar atrapados en los uréteres o en la uretra y dificultar el flujo de orina, caso en el que deben ser removidos quirúrgicamente para evitar la insuficiencia renal.

Hiperhidrosis. A diferencia de las anteriores, la hi-

perhidrosis no es una enfermedad del sistema urinario.

Esta afección se caracteriza por una sudoración excesiva y de forma espontánea en manos, pies, axilas y rostro [FIG. 94]. En la mitad de los casos es de carácter genético y se debe a una sobreexcitación de las glándulas sudoríparas. No solo afecta la apariencia estética y las relaciones sociales sino que puede llevar a la deshidratación de la persona. Hoy en día existen tratamientos que van desde la medicación hasta la intervención quirúrgica.

[FIG. 94]

Alrededor del 3 % de la población mundial sufre de hiperhidrosis.

Guía de estudio 1. Relacionen el síndrome urémico hemolítico con los sistemas digestivo y excretor.

2. Expliquen con sus palabras por qué la insuficiencia renal puede generar hipertensión.

3. Investiguen y describan qué otro tipo de diálisis existe además de la hemodiálisis.

61

[CAPÍTULO 03] • 61 •

Experiencia en acción y…

El pulso arterial y la frecuencia cardíaca El pulso y la frecuencia cardíaca son dos parámetros que pueden tomarse fácilmente y que refieren al funcionamiento del sistema circulatorio.

Este último varía con distintas actividades cotidianas como dormir, caminar y permanecer sentado.

Materiales

• Cronómetro • Anotador • Lapicera Procedimiento

a. Armen grupos de dos o tres integrantes. b. Extiendan un brazo con la palma de la mano hacia

arriba. Con los dedos índice y mayor de la otra mano presionen ligeramente la muñeca hasta sentir pequeños latidos. Estos indican el pulso arterial. c. A continuación, uno de los integrantes permanecerá sentado en reposo por cinco minutos. Al cabo de ese tiempo, otro integrante le tomará el pulso durante 30 segundos. Multipliquen el valor obtenido por dos y anótenlo en la tabla. Este valor indica la frecuencia cardíaca por minuto. d. El mismo integrante que antes estuvo en reposo ahora deberá permanecer parado durante otros cinco minutos. Luego tomen de nuevo su pulso y anoten la frecuencia cardíaca en la tabla. e. Por último, el mismo integrante deberá trotar durante cinco minutos. Repitan la toma del pulso de manera inmediata y anoten la frecuencia cardíaca.

Transcurrido un minuto de reposo vuelvan a medir los parámetros y completen la tabla. f. Reiteren los pasos pero ahora con otro integrante.

CONDICIÓN

FRECUENCIA CARDÍACA INTEGRANTE 1

INTEGRANTE 2

REPOSO PARADO TROTE LUEGO DE UN MINUTO

Observaciones y conclusiones

1.

Indaguen en qué otras partes del cuerpo puede sentirse el pulso arterial y respondan. ¿Con qué evento fisiológico se relaciona el pulso?

2. Comparen la frecuencia cardíaca de los distintos integrantes en cada una de las situaciones. ¿Hubo diferencias? ¿A qué podrían deberse?

3. Comparen la frecuencia cardíaca medida luego de trotar entre un alumno que realice actividad física con frecuencia y uno que sea más sedentario. ¿Hubo diferencias? ¿A qué podrían deberse?

4. ¿Por qué es necesario un aumento de la frecuencia cardíaca frente a una situación de ejercicio físico?

62

• 62 • [BIOLOGÍA 4]

…revisión final.

1. Respondan las siguientes preguntas. a. ¿Cómo se relaciona la volemia con la abundancia o

escasez de orina?

b. Las hormonas que regulan el funcionamiento de los riñones, ¿influyen en el sistema circulatorio? ¿De qué manera?

5. Analicen el siguiente esquema de un nefrón y

coloquen los números correspondientes a sus estructuras. Marquen con flechas celestes el movimiento del agua y con rojo el movimiento de distintos solutos.

Supongan que el organismo necesita retener agua.

1

3

5

c.

¿Qué sucedería si la osmolaridad del líquido intersticial fuera mayor que la del plasma? ¿Qué importancia tendría el sistema linfático en ese caso?

2

2. Indiquen si las siguientes afirmaciones son verda-

6

deras (V) o falsas (F). Luego, justifiquen las falsas.

a. El dióxido de carbono es un desecho que se elimina principalmente por la orina. b. La formación de la orina ocurre en el interior de la vejiga y luego se expulsa por la uretra. c. La hormona renina genera la excreción de una orina abundante. d. El sistema nervioso posee osmorreceptores que ayudan a regular la función renal. e. El sudor solo cumple la función de excretar agua y sustancias de desecho. f. La insuficiencia renal puede ser aguda o grave y puede desencadenar en el trasplante de riñón.

3. Marquen con una ✓ la opción correcta. a. Los vasos sanguíneos de pequeño diámetro que drenan el líquido intersticial se denominan… capilares peritubulares. capilares linfáticos. capilares sanguíneos. capilares glomerulares.

b. Durante un ciclo cardíaco, las aurículas se llenan de sangre en la fase de… sístole auricular. sístole ventricular. diástole auricular. diástole ventricular.

4. Investiguen cómo influyen los ejercicios aeróbicos (correr, bailar, andar en bicicleta) en la salud del sistema circulatorio. Luego redacten un breve texto.

4

Glomérulo.

Túbulo distal.

Túbulo colector.

Cápsula de Bowman.

Asa de Henle.

Túbulo proximal.

6. Ordenen del 1 al 12 las estructuras que atraviesa

la sangre durante su recorrido. Indiquen cuáles pertenecen al circuito mayor y cuáles al circuito menor.

Luego comparen con sus compañeros si todos empezaron por el mismo órgano o no y respondan si el resultado es indistinto. Justifiquen su respuesta.

Arteria aorta.

Vénulas.

Ventrículo derecho.

Aurícula izquierda.

Arteriolas.

Capilares pulmonares.

Arteria pulmonar.

Ventrículo izquierdo.

Vena pulmonar.

Vena cava inferior.

Aurícula derecha.

Capilares intestinales.

7. Completen el siguiente texto con los conceptos que correspondan.

Las arterias que llegan a los riñones se capilarizan y forman los . Allí, el agua, las sales y otras sustancias pasan a la . Este proceso se llama y es el primer paso en la formación de la . Luego, gran parte del se reabsorbe en el túbulo contorneado proximal y en .

63

[CAPÍTULO 03] • 63 •

Luego de innumerables intercambios de materia y energía con el ambiente que nos rodea, pudimos imprimir este libro en el mes de septiembre de 2018, en los talleres gráficos de Gráfica Pinter S. A., Diógenes Taborda 48, Buenos Aires, Argentina.