circulaciÓn y transporte
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CIRCULACIÓN Y TRANSPORTE
Dentro de los seres vivos es posible encontrar tres tipos de sistemas de transporte: el
transporte celular, el sistema vascular y el sistema circulatorio.
1. El transporte celular es utilizado por los organismos unicelulares como las bacterias
y la mayoría de los protistas, para intercambiar sustancias con su medio ambiente.
Los nutrientes y los desechos entran y salen a través de toda su superficie corporal,
es decir, la membrana celular, gracias a procesos como la difusión, el transporte
activo y la ósmosis.
El transporte celular, especialmente la difusión, también es esencial para los organismos
multicelulares en los que hay órganos especializados para el intercambio de sustancias,
como los pulmones o las hojas. Las sustancias entran o salen del cuerpo a través de estos
órganos por procesos de transporte celular, y son transportadas entre las diferentes células
del cuerpo por el sistema vascular o el sistema circulatorio.
2. El sistema vascular es característico de las plantas vasculares como los helechos, las
gimnospermas y las angiospermas. Está compuesto por un conjunto de vasos conductores,
el xilema y el floema, a través de estos órganos por procesos de transporte celular, y sontransportadas entre las diferentes células del cuerpo por el sistema vascular o el sistemacirculatorio.
3. El sistema circulatorio es característico de los animales. Generalmente está compuestopor uno o más corazones que se encargan de impulsar la sangre a través de conductosconocidos como vasos sanguíneos hacia todas las células del cuerpo. En la sangre setransportan los nutrientes, los desechos y otras sustancias de importancia biológica como
las hormonas.CIRCULACIÓN EN ORGANISMOS UNICELULARES
En organismos unicelulares, los nutrientes y las sustancias de desecho se transportan
dentro del cuerpo gracias a corrientes citoplasmáticas y al movimiento de organelos.
Las corrientes citoplasmáticas se producen cuando entran y salen sustancias de las células,
como agua, que hacen que el citoplasma, que es líquido, se mueva llevando las sustancias
hacia los organelos. Así, el oxígeno y la glucosa,. Se dirigen hacia las mitocondrias donde
son utilizados para obtener energía durante la respiración celular; algunos lípidos y
proteínas, llegan al aparato de Golgi donde son utilizados para la síntesis de membranas; y
los nucleótidos, van hacia el núcleo donde se usan para sintetizar ácidos nucleicos como el
ADN.
El movimiento de organelos, especialmente el de las vacuolas, también es de gran
importancia. En las vacuolas alimenticias, por ejemplo, se transportan y digieren moléculas
grandes que entran al citoplasma por endocitosis. Los nutrientes pasan al citoplasma por
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difusión, y los desechos siguen en las vacuolas que se dirigen hacia la membrana, se
fusionan con ella y liberan su contenido al exterior de la célular.
Las corrientes citoplasmáticas y el movimiento de organelos también se presentan en lascélulas de los organismos multicelulares.
La circulación
La circulación es la distribución, a todas las células del organismo, de las moléculasalimenticias y también del oxígeno, así como la recogida del dióxido de carbono, del agua ydel amoníaco o sus derivados, que son los productos de desecho de la respiración celular.
La fórmula del amoníaco es NH3. A veces no se expulsa al exterior amoníaco puro, sinoalgún derivado, como la urea o el ácido úrico.
Un aparato circulatorio típico consta de corazón, algunos seres poseen varios de estos
órganos, que impulsa un líquido denominado medio interno, y de una serie de conductos o
vasos por los que circula el medio interno. Según el sentido en el que el medio interno se
mueve, hay dos tipos de vasos: las arterias si va del corazón a los órganos y las venas si va
de los órganos al corazón.
El transporte
En biología celular se denomina transporte de membrana al conjunto de mecanismos queregulan el paso de solutos, como iones y pequeñas moléculas, a través de membranasplasmáticas, esto es, bicapas lipídicas que poseen proteínas embebidas en ellas. Dichapropiedad se debe a la selectividad de membrana, una característica de las membranascelulares que las faculta como agentes de separación específica de sustancias de distintaíndole química; es decir, la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias
pero no de otras.
Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados porproteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte demoléculas concretas. Puesto que la diversidad y fisiología de las distintas células de unorganismo está relacionada en buena medida con su capacidad de captar unos u otroselementos externos, se postula que debe existir un acervo de proteínas transportadorasespecífico para cada tipo celular y para cada momento fisiológico determinado;1 dichaexpresión diferencial se encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de losgenes codificantes para esas proteínas y su traducción, es decir, mediante los mecanismosgenético-moleculares, pero también a nivel de la biología celular: dichas proteínas pueden
requerir de activación mediada por rutas de señalización celular, activación a nivelbioquímico o, incluso, de localización en vesículas del citoplasma.
Transporte pasivo o difusiónEl transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de lamembrana plasmatica, el cual no hay gasto de energía celular, ya que sólo requiere delmovimiento de las moléculas de un medio de mayor concentración. El proceso celularpasivo se realiza mediante el medio de difusión.
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EJMPLO: la difusión de oxígeno y anhídrido carbónico, la ósmosis del agua y la difusiónfacilitada.
FiltraciónLa filtración es el movimiento de agua y moléculas disueltas a través de la membranadebido a la presión hidrostática generada por el sistema cardiovascular. Dependiendo del
tamaño de los poros de la membrana, sólo los solutos con un determinado tamaño puedenpasar a través de la membrana. Por ejemplo, los poros de la membrana de la cápsula deBowman en los glomérulos renales, son muy pequeños, y sólo la albúmina, la más pequeñade las proteínas, tienen la capacidad de ser filtrada a través de ella. Por otra parte, los porosde las membranas de los hepatocitos son extremadamente grandes, por lo que una granvariedad de solutos pueden atravesarla y ser metabolizados. .
[Transporte activoEl transporte de moléculas a través de la membrana celular se realiza en direcciónascendente o en contra de un gradiente de concentración o contra un gradiente eléctrico de
presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio pococoncentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corrientees necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras deltransporte activo poseen actividad ATP, que significa que pueden escindir el ATP paraformar ADP o AMP con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energíaEJEMPLOS: transporte de moléculas de gran tamaño (no solubles en lípidos) y la bombasodio-potasio.
Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasioSe encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar 3 iones sodiohacia el exterior de las células y al mismo tiempo bombea 2 iones potasio desde el exteriorhacia el interior, lo que produce una diferencia de concentración de sodio y potasio a través
de la membrana celular que genera un potencial eléctrico negativo dentro de las células,muy importante en el impulso nervioso. Además este proceso interviene en la nutrición y enla respiración y nutrición celular
Transporte activo secundario o cotransporteEs el transporte de sustancias muy concentradas en el interior celular como losaminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente deconcentración de los iones sodio de la membrana celular.
La excreción es el proceso biológico por el cual un ser vivo elimina las sustancias tóxicas,
adquiridas por la alimentación o producidas por su metabolismo. En organismos
unicelulares y animales muy pequeños la excreción es un proceso celular que no requiereestructuras especializadas. En organismos cuyas células están dotadas de pared,
como plantas y hongos, los desechos suelen incorporarse a la composición de la pared,
quedando así fuera del medio fisiológicamente activo donde importa su toxicidad. El
sistema excretor expele desechos y regula el equilibrio de agua y sales.
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Sustancias de excreción
Las sustancias que se deben eliminar son enormemente variadas, pero las más abundantesson el dióxido de carbono,y los nitrogenados que se producen por alteración degrupos amino resultantes del catabolismo (degradación) de las proteínas. La sustancia
excretada puede ser:
Amoníaco. Es excretado por invertebrados acuáticos, peces óseos y larvas de anfibios.
Es muy tóxico pero, por su gran solubilidad y difusión, el agua circundante lo diluye y
arrastra con rapidez. Los animales que excretan amoníaco se denominan amoniotélicos.
Urea. Se produce en el hígado por transformación rápida del amoníaco, resultando sermucho menos tóxica y más soluble, aunque se difunde con mayor lentitud. Por esasrazones puede acumularse en los tejidos sin causar daños y excretarse más
concentrada. Es el principal desecho nitrogenado de los peces
cartilaginosos, anfibiosadultos y mamíferos. Los animales que excretan urea se
denominan ureotélicos.
Ácido úrico. Es característico de animales que ingresan el agua en poca cantidad. Seforma a partir del amoníaco y otros derivados nitrogenados. Se excreta en forma depasta blanca o sólido dado su mínima toxicidad y baja solubilidad. Es característico deanimales adaptados a vivir en un ambiente seco y poner huevos con cáscara ymembrana impermeables al agua, como por ejemplo insectos, moluscospulmonados, reptiles y aves. Los animales que excretan ácido úrico se
denominan uricotélicos.
En los mamíferos, por ejemplo, los dos procesos excretores esenciales son la formaciónde orina en los riñones y la eliminación de dióxido de carbono en los pulmones. Estos
desechos se eliminan por micción y respiración respectivamente. También la piel y
el hígado intervienen en la elaboración o secreción de sustancias tóxicas. La piel interviene
a través de la transpiración, expulsando sales y agua.
En los artrópodos terrestres los órganos excretores suelen desembocar al principio del
intestino, con lo que los productos de excreción se incorporan a las heces. Sin embargo, enlos mamíferos, como el hombre, sólo el hígado vierte sustancias de excreción al intestino. De éstas, sólo los derivados del grupo hemo sanguíneo, como la bilirrubina, se incorporande manera significativa a las heces, siendo la mayoría reabsorbidas al torrente sanguíneo yeliminadas finalmente por los riñones.
Órganos excretoresEn muchos invertebrados, los órganos excretores son los nefridios. Los artrópodos
terrestres (arácnidos, insectos y miriápodos) tienen unos órganos especiales derivados del
intestino conocidos como tubos de Malpighi.
Los órganos del cuerpo humano y de los otros mamíferos que participan en la excreción:
Pulmones. Expulsan al aire el dióxido de carbono producido en la respiración celular.
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Hígado. Expulsa al intestino productos tóxicos formados en las transformaciones
químicas de los nutrientes, estos desechos se eliminan mediante las heces.
Glándulas sudoríparas. Junto con el agua filtran productos tóxicos, y eliminan el agua,
aunque es una respuesta a la temperatura.
Riñones. Hacen una filtración selectiva de los compuestos tóxicos de la sangre.
Regulan la cantidad de sales del organismo. Los riñones junto a los órganos
canalizadores de la orina forman el aparato urinario.
EXCRECION: la actividad economica de las celulas produce sustancias que el organismo nonecesita. La eliminacion de estas sustancias de desecho se llama excrecion y en losanimales son el agua, el CO2 y sust que contiene nitrogeno. Las dos ultimas resultantoxicas si se acumulan en el organismo. El agua debe expulsarse al exterior si se encuentraen exceso, pero puede retenerse en el organismo si es necesario. El CO2 se elimina a travesdel sistema respiratorio. La eliminacion de los residuos nitrogenados depende del ambienteen el que viven los animales. Los de ambientes humedos o acuaticos elminan UREA oAMONIACO, sustancias nitrogenadas que se disuelven facilmente en el agua. Los animalesque habitan ambientes muy secos eliminan ACIDO URICO, porque se excreta en forma decristales y no requiere de mucha cantidad de agua. La excrecion de residuos nitrogenadosse realiza a través desistemas excretores generalmente formados por tubos. Segun elanimal, estos tubos se relacionan con vasos sanguineos o con las cavidades corporales pordonde circulan los liquidos del organismo.La excrecion consta de tres etapas:- Filtracion: los liquidos del cuerpo pasan al interior de los tubos-Reabsorcion: a medida que el liquido pasa por el tubo, se recuperan sustancias utiles-Secrecion: a traves de las paredes del tubo ingresan otras sustancias y lo que quedafinalmente en el interior de los tubos se elimina al exterior.Los platelmintos, los anelidos, los moluscos y los crustaceos poseen organos excretoresllamados NEFRIDIOS. estos tubos tienen un extremo en forma de embudo por donde se
produce la filtracion y el otro extremo se comunica con el exterior a traves de un orificiollamado NEFRIDIOPORO, por donde se eliminan los desehocsLos vertebrados tienen RIÑO
NES, organos formados por la agrupacion de muchos nefrones.En cada nefron se produce la filtracion, la reabsorcion y la secrecion, finalmente quedaformada la ORINA, que se elimina al exterior a traves de un conducto
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