Osmorregulación

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Osmurregulacion en vertebrados

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Osmorregulación

  1. 1. POR: LUZ ESMERALDA HERNÁNDEZ JUÁREZ
  2. 2.  De un modo muy general, los organismos pueden ser descritos como soluciones acuosas dentro de una membrana (la superficie corporal). Tanto el volumen del organismo como la concentración de solutos deben mantenerse en unos estrechos límites. El problema surge cuando el medio ambiente posee condiciones diferentes a las del medio interno. Estas diferencias en las concentraciones iónicas tienden a disiparse hasta alcanzar el estado estacionario. Determinados animales (los animales osmorreguladores) tienden a mantener un medio interno estable independiente de las características del medio externo. De este modo, se entiende como osmorregulación los mecanismos que poseen los seres vivos para mantener una osmolaridad interna estable con relación al medio ambiente que le rodea.
  3. 3.  La osmorregulación es la forma activa de regular la presión osmótica del medio interno del cuerpo para mantener la homeostasis de los líquidos del cuerpo; esto evita que el medio interno llegue a estados demasiado diluidos o concentrados. La presión osmótica es la medida de la tendencia del agua para moverse de una solución a otra por medio de la ósmosis. La osmorregulación no es más que la regulación de agua al interior del cuerpo humano, y realiza esta acción por diversos mecanismos, relacionados mayoritariamente con los órganos riñón y corazón.
  4. 4.  Las reacciones metabólicas de las que depende la vida requieren un equilibrio preciso de agua y de soluto disuelto. La osmosis ocurre siempre en 2 soluciones separadas por una membrana, difieren en la concentración total del soluto. Existe un movimiento neto de agua de la solución hipotónica hacia la hipertónica, hasta que las concentraciones de soluto sean iguales en ambos lados de la membrana.
  5. 5.  ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión compleja a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos.
  6. 6.  Mecanismo: Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del tamaño de micras. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes. Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX por Van t Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas y esto ocurre cuando las partículas que aleatoriamente vienen se equiparan con las que aleatoriamente van, sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución.
  7. 7.  Estedesequilibrio, que está en relación directa con la osmolaridad de la solución, genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica, por ejemplo: "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar". El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.
  8. 8.  El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta. Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración. Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración, disolución hipotónica, a la de mayor concentración, disolución hipertónica. Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas. En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen, posiblemente hasta reventar, por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.
  9. 9. La presión osmótica puede definirse como la presión que se debeaplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a travésde una membrana semipermeable. La presión osmótica es una de lascuatro propiedades coligativas de las soluciones(dependen del númerode partículas en disolución, sin importar su naturaleza). Se trata de unade las características principales a tener en cuenta en las relaciones delos líquidos que constituyen el medio interno de los seres vivos, ya quela membrana plasmática regula la entrada y salida de soluto al medioextracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control.Cuando dos soluciones se ponen en contacto a través de una membranasemipermeable (membrana que deja pasar las moléculasde disolvente pero no las de los solutos), las moléculas de disolvente sedifunden, pasando habitualmente desde la solución con menorconcentración de solutos a la de mayor concentración. Este fenómenorecibe el nombre de ósmosis, palabra que deriva del griego osmos, quesignifica "impulso".Al suceder la ósmosis, se crea una diferencia depresión en ambos lados de la membrana semipermeable: la presiónosmótica.
  10. 10.  Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración de sales al de baja concentración. Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración. Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.
  11. 11. a) Según la osmolaridad respecto al medio:- Animales isosmóticos: animales cuyos fluidos corporales tienen la mismapresión osmótica que el medio.- Animales hiposmóticos: animales cuyos fluidos corporales tienen una presiónosmótica menor que el medio.- Animales hiperosmóticos: animales cuyos fluidos corporales tienen una presiónosmótica mayor que el medio.b) Según su capacidad reguladora:- Animales osmoconformadores: animales isosmóticos en los que al cambiar laconcentración del medio cambia también la de los fluidos corporales conforme ala del medio.- Animales osmorreguladores: mantienen o regulan su presión osmótica a pesarde los cambios ambientales (pueden ser iso, hipo o hiperosmóticos).
  12. 12.  c) Según su tolerancia: - Animales eurihalinos: animales que pueden soportar o tolerar una amplia variación en la salinidad del medio que habitan (osmoconformadores u osmorreguladores). - Animales estenohalinos: animales que toleran variaciones muy limitadas de salinidad en el medio.
  13. 13.  Marinos  Agua Dulce  Terrestres Cada uno de estos ambientes implica distintos desafíos para sus habitantes y las estrategias que estos emplean para sobrevivir son muy diversas.
  14. 14.  Además existe una Poco tolerantes a los cambios de clasificación por salinidad: tolerancia a la STENOHALINOS salinidad Muy tolerantes a los cambios de salinidad: EURYHALINOS
  15. 15.  La mayoría de los invertebrados son isoosmóticos en relación con el agua del mar. Los invertebrados isoosmoticos con respecto al agua del mar comprende moluscos del tipo de las jibias, además de las esponjas, los celenterados, los anélidos, equinodermos y la mayoría de los artrópodos. La mayoría de los solutos sanguíneos de estos invertebrados se tratan de iones inorgánicos.
  16. 16.  Mantienen las diferencias de composición iónica entre la sangre y el medio mediante procesos reguladores iónicos. Son relativamente permeables al agua y los iones. Tienden a difundirse con facilidad en la sangre y el agua de mar de acuerdo a sus gradientes electroquímicos. Estos animales, captan los iones desde el agua a través de la superficie corporal, o a través de los intestinos. Otro proceso habitual es la regulación renal de la composición iónica sanguínea. Las lampreas glutinosas son los únicos vertebrados con una regulación isoosmotica.
  17. 17.  La concentration interna varia paralelamente con los cambios del medio externo LEC: 300 + urea = 1000 mOsm/L H2ONaClY H2O Orina hipertónica, Secreción de glándula rectal Habitat: Agua de mar (1000 mOsm/L)
  18. 18.  Mantiene su concentración osmótica interna en un nivel constante, aun con cambios en el ambiente externo. Se dividen en dos:  Hipoosmoreguladores  Hiperosmoreguladores
  19. 19.  LEC: 300 mOsm/L (células de cloro) NaCl H2ONaClY H2O5 a 33L Poca orina hipotónica H2O o isotónica Riñones poco activos Habitat: Agua de mar (1000 mOsm/L)
  20. 20.  La presión osmótica sanguínea es muy inferior a la del medio. Sus principales solutos son el Na+ y Cl-, entre otros. Debido a que pierden mucha agua por osmosis, estos reponen su perdida de agua, bebiendo el agua salada. Se piensa que estos peces descienden de antepasados muy antiguos que habitaban en guas dulces, de ahí que su presión osmótica sea menor a la del agua de mar.
  21. 21.  LEC: 300 mOsm/L (células de cloro) NaCl H2Oalimento Orina diluída H2O Riñones muy activos Habitat: Agua Dulce (1-10 mOsm/L)
  22. 22.  Hiperosmoticos respecto al medio Tienden a ganar agua. Eliminan egua en la orina. Tienden a perder sales. Reabsorben sales
  23. 23.  Hiperosmoticos respecto al medio Tienden a ganar agua. Eliminan egua en la orina. Tienden a perder sales. Reabsorben sales
  24. 24.  Numerosos animales acuáticos presentan migraciones entre ambientes de diferente salinidad. Diádromos: peces que migran de diferentes medios osmóticos. Patrones de migraciones variados  varias estrategias:  Anádromos: peces que pasan la mayor parte de su vida en el mar y migran al río para la reproducción (ejemplos: salmones, esturiones).  Catádromos: peces que pasan la mayor parte de su vida en el río y migran al mar para la reproducción (ejemplo: anguilas).  Anfídromos: peces que migran de mar a río o de río a mar durante algunas etapas de su vida no relacionado con la reproducción (ejemplos: Plecoglossus alltivelis, algunas especies de clupeidos).
  25. 25.  Principal problema que deben de enfrentar los animales de los ambientes terrestres es EVITAR LA DESHIDRATACIÓN La Regulación Osmótica de estos animales entonces esta basada en mecanismos que eviten la perdida de agua y con esta la perdida de solutos  Rata Canguro: Asa de Henle muy larga
  26. 26.  Haydos tipos de animales terrestres con respecto al control de la humedad: Humídicos y Xéricos.  Los humídicos son aquellos que si bien habitan en el medio terrestre, pertenecen a un microambiente húmedo con una abundante cantidad de agua (la mayoria de los anfibios, cangrejos, lombrices)  Los Xéricos poseen la habilidad de vivir eambientes secos con poca cantidad de agua ( aves, mamíferos, reptiles, insectos y arácnidos).
  27. 27.  En varios aspectos, la diferencia fisiológica entre los animales humidicos y xericos radica en la menor o mayor rapidez con la que surgen los problemas relacionados con la perdida de agua en un ambiente muy seco. La baja permeabilidad al agua del integumento es esencial para reducir la perdida de agua por evaporación en el medio terrestre.
  28. 28.  RESPIRACIÓN AÉREA  Piel impermeable  Perdida de agua por epitelios respiratorios  Desarrollo de riñones para concentrar la orina  Mecanismos para adquirir y conservar el agua
  29. 29.  MAMÍFEROS Y AVES  Superficies permeables reducidas  Control hormonal (p.e. elevada concentración de hormona antidiurética)  Aves marinas poseen glándula nasal que secretan una solución hiperosmótica  Producción de orina hipertónica
  30. 30.  MAMÍFEROS DESÉRTICOS Y MARINOS  Problema pérdida de agua  Conservación de agua en el tracto respiratorio  Riñones especializados para concentrar la orina  Aprovechan el agua metabólica  Disminuir la tasa de evaporación y aumentar la ingesta de agua
  31. 31. • El rol de los riñones en la adaptación depende de su capacidad de concentrar o diluir la orina, capacidad que a su vez depende de su estructura.• En la escala animal se pueden dividir los órganos excretores de acuerdo a su función en tres grupos: 1.Órganos excretores que producen orina isotónica (con respecto a los fluidos corporales). 2.Órganos excretores que producen hipotónica. 3.Órganos excretores que producen orina hipertónica.
  32. 32. • Filtro: • Donde se realiza la filtración del plasma, separando materia particulada y coloides de solutos cristaloides, los cuales pasan junto con el H2O a un tubo corto.• Tubo Corto: • En algunos animales es llamado Tubo Proximal, donde se reabsorben y secretan moléculas orgánicas e inorgánicas, y donde el H2O fluye libremente. • Sólo necesitan estas dos estructuras los animales que producen orina isotónica.
  33. 33. • Tubo Largo: • Equivale al Asa de Henle y al Tubo Distal. • Orina hiposmótica : animales necesitan además un tubo más largo donde se reabsorben iones monovalentes (Na+,CL-). • Retención de H2O es gobernada por ADH.( ADH = diuresis) • Orina hipertónica requieren además una relación espacial paralela entre nefrones, vasos sanguíneos y tubos colectores que actúen como un intercambiador, multiplicador de corriente.
  34. 34. Estructuras: A. Filtro B. Tubo corto (reabsorción y secreción) C. Tubo largo (reabsorción, secreción y retención de H2O) D. Tubos largos en contracorrienteÓrganos Excretores producen orina: 1. Isosmótica A, B 2. Hiposmótica A, B, C 3. Hiperosmótica A, B, C, D
  35. 35. • Vacuola Contráctil Protozoarios y Esponjas• Órganos Nefridiales • Protonefridio Platelmintos y Nemátodos • Metanefridio Anélidos • Nefridio• Glándulas Verdes Crustáceos• Túbulos de Malpighi Insectos Peces, Anfibios Reptiles (sin Asa de• Riñones Henle) Aves y Mamíferos (con Asa de Henle)
  36. 36.  Son típicos animales sin celoma Constan de una serie de túbulos muy ramificados cuyos extremos internos terminan en la célula flamígera provista de varios flagelos que se dirigen hacia la luz del túbulo. Las sustancias de desecho atraviesan las células flamígeras, penetran en los túbulos y son empujadas por el batido rítmico de los flagelos saliendo al exterior por los poros excretores.
  37. 37. Estructuras abiertas por losdos extremos.Uno se abre a la cavidadcelómica tiene forma deembudo ciliado y el otroextremo se abre al exteriorpor un poro.El líquido en el celomacontiene los productos dedesecho, es recogido por loscilios del nefrostoma, pasa alos túbulos, donde sereabsorben las sustancias queson útilesLos desechos salen al exteriorpor el nefridioporo.
  38. 38.  Son tubos delgados, cerrados por el extremo que se encuentra en la cavidad corporal y abiertos por el otro extremo al tubo digestivo, entre el intestino medio y el intestino posterior. De esta forma, se vierten al exterior los productos de desecho, junto con los alimentos sin digerir.
  39. 39. • Organo renal de los crustáceos (se ubica en la cabeza).• Presenta filtro, tubo y una especie de vejiga se abre en un poro excretor en la base de las antenas.
  40. 40.  Glomerulo: filtración Tubo contorneado proximal: reabsorción de sales, agua y nutrientes Asa de Henle: concentra la orina Tubo contorneado distal: reabsorbe agua y sales Tubo colector: concentra la orina
  41. 41.  Ladegradación de las proteínas y ácidos nucleicos resultan en la producción de amonio, el cual es toxico para los tejidos y por eso muchos organismos lo convierten en:  Urea  Ac. Úrico *estos procesos requieren de ATP
  42. 42. • La filtración requiere mucha energía (de lo que se filtra, mucho tiene que reabsorberse) pero si las sustancias a desechar sólo se excretaran por secreción, el organismo tendría que desarrollar un mecanismo de secreción para cada sustancia.
  43. 43.  La excreción de amonio requiere mucha agua por lo cual los organismos acuáticos pueden excretarlo sin gastar energía en transformarlo. La formación de la urea permite el almacenamiento y transporte de los compuestos nitrogenados hasta que son excretados por los riñones. Se da en mamíferos, anfibios adultos, tortugas y peces marinos. El ácido úrico es poco toxico pero por no ser soluble en agua requiere de mucha energía para ser excretado. Se da en caracoles terrestres, insectos, aves, y muchos reptiles.
  44. 44. Invertebrados acuáticos NH3Teleosteos NH3 y algo de úreaElasmobranquios ÚreaAnfibios larva NH3 adulto ÚreaInsectos Ácido ÚricoReptiles general Ácido Úrico cocodrilo Ácido Úrico y NH3 tortugas Ácido Úrico y úreaAves Ácido ÚricoMamíferos Úrea
  45. 45.  Glomerulo y Capsula de Bowman Filtracion de la sangre Tubo Contorneado Proximal Reabsorción de Sales, Agua y nutrientes(TUBO CORTO) Asa de Henle Establece gradiente osmotica necesaria para concentrar orina Tubo Contorneado Distal Reabsorción de sales y agua(TUBO LARGO) Concentra la orina Tubo Colector

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