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30 jul 2020

Regulación Hormonal del Riñón

Durante la reabsorción y la secreción tubular, cinco hormonas afectan la cantidad de Na+, Cl–, Ca2+ y agua reabsorbidos, y también la cantidad de K+ secretado en los túbulos renales y son:
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Formación de Orina

Solomon, E., Berg, L., y Martin, D. (2013) la orina es la descarga acuosa del sistema urinario, es producida por una combinación de tres procesos: 

a) Filtración: La sangre llega al glomérulo por la arteriola aferente y, al tener ésta un calibre mayor que la arteriola eferente, se produce un aumento de la presión sanguínea en el interior del glomérulo. Por tal motivo, filtra el plasma a través de la cápsula de Bowman, cuya membrana es impermeable a las proteínas y a las células sanguíneas. El líquido obtenido se llama orina primaria. Por otra parte, existen varios factores contribuyen a la filtración, los cuales son:

  1. Primer Factor es la presión hidrostática de la sangre en los capilares glomerulares es más alta que en otros capilares, lo cual se debe principalmente a la gran resistencia al flujo de salida presentada por la arteriola eferente, cuyo diámetro es menor que el de la arteriola.
  2. Un segundo factor que contribuye a la gran cantidad de filtrado glomerular es la enorme área superficial para la filtración proporcionada por los capilares glomerulares bastante enroscados.
  3. El tercer factor es la alta permeabilidad de los capilares glomerulares. Numerosos poros pequeños entre las células endoteliales que forman sus paredes hacen más permeables a los capilares glomerulares que a los capilares normales
b) Reabsorción: Como el plasma filtrado contiene, además de sustancias de desecho, otras que resultan útiles para el organismo, como agua, glucosa, aminoácidos o sales minerales, en los tubos contorneados y en el asa de Henle se reabsorben estas sustancias, que vuelven al torrente sanguíneo desde los capilares venosos que rodean los tubos. Se constituye así la orina definitiva, compuesta principalmente por urea, ácido úrico, creatinina, sulfatos, nitratos, cloruro de sodio y agua. Es por ello, que los túbulos renales absorben alrededor de 99% del filtrado hacia la sangre, dejando sólo aproximadamente 1.5 L para su excreción como orina durante un período de 24 horas.

La reabsorción permite una regulación precisa de la química de la sangre por parte de los riñones. Desechos, sales en exceso y otros materiales permanecen en el filtrado y son excretados en la orina, mientras que las sustancias necesarias como la glucosa y los aminoácidos son devueltas a la sangre. Cada día, los túbulos reabsorben más de 178 L de agua, 1200 g de sal y alrededor de 250 g de glucosa. La mayor parte de esto, por supuesto, es reabsorbido muchas veces.

c) Secreción Tubular o Eliminación: Es el traspaso selectivo de sustancias de la sangre en los capilares peritubulares hacia el túbulo renal. Aquí la orina definitiva se vuelca en el tubo colector, que desemboca en las pirámides renales; éstas la vierten en los respectivos cálices renales, que se reúnen en la pelvis renal, y de allí, por los uréteres, llega a la vejiga para ser eliminada por medio de la uretra. Diariamente eliminas alrededor de 1,5 litros de orina.

Producción de Orina

A pesar de que la ingestión de líquido puede ser muy variable, en condiciones normales el volumen total de líquido en el cuerpo permanece estable. La homeostasis del volumen de líquido corporal depende, en gran parte, de la capacidad de los riñones de regular la velocidad de pérdida de agua con la orina. Los riñones que funcionan en forma normal producen un gran volumen de orina diluida, cuando la ingestión de líquido es elevada y un pequeño volumen de orina concentrada cuando la ingestión de líquido es menor o la pérdida es elevada. La ADH controla la formación de orina diluida o concentrada. En ausencia de ADH, la orina es muy diluida. En cambio, un alto nivel de ADH estimula la reabsorción de más agua hacia la sangre y la formación de orina concentrada.

Formación de Orina Diluida

El filtrado glomerular tiene la misma proporción de agua y solutos que la sangre; su osmolaridad se aproxima a 300 mOsm/L. Como se mencionó, el líquido que abandona el túbulo contorneado proximal todavía es isotónico, respecto del plasma. Cuando se forma orina diluida, la osmolaridad del líquido en la luz tubular aumenta a medida que fluye a través de la rama descendente del asa de Henle, vuelve a disminuir en su trayectoria por la rama ascendente y se reduce aún más, cuando fluye a través del resto de la nefrona y el túbulo colector.

Formación de Orina Concentrada

Cuando la ingestión de agua disminuye o su pérdida es elevada (como durante la sudoración intensa), los riñones deben conservar agua mientras eliminan desechos y el exceso de iones. Bajo la influencia de la ADH, los riñones producen un pequeño volumen de orina muy concentrada. La orina puede ser cuatro veces más concentrada (hasta 1200 mOsm/L) que el plasma o el filtrado glomerular (300 mOsm/L). La capacidad de la ADH para excretar orina concentrada depende de la presión de un gradiente osmótico de solutos en el líquido intersticial de la médula renal.

Los tres solutos principales que contribuyen a esta alta osmolaridad son el Na+, el Cl– y la urea. Los dos factores más importantes en la creación y el mantenimiento del gradiente osmótico son: 1) las diferencias en la permeabilidad y la reabsorción de solutos y agua en las diferentes secciones del asa de Henle, que es muy larga, y el túbulo colector, y 2) el flujo de contracorriente, que es el flujo del líquido a través de las estructuras tubulares en la médula renal.
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Riñón

Son dos órganos en forma de habichuelas, de color rojo oscuro el cual están situados en la región posterior y superior del abdomen, por encima de la cintura entre la última vértebra torácica y la tercera vértebra lumbar, donde están protegidos en forma parcial por la undécima y duodécima costilla; cabe destacar, que el riñón derecho se encuentra más abajo que el izquierdo, debido a la presión del hígado. No obstante, un riñón típico de un adulto mide entre 10 y 12 cm de longitud, entre 5 y 7 cm de ancho y 3 cm de espesor; y pesa entre 135 y 150 g.

Asimismo, externamente el riñón en su parte media tiene una superficie cóncava llamada hilio renal, a través del cual emerge los vasos sanguíneos (arterias y venas), vasos linfáticos y nervios. En el hilio se encuentra una cavidad o saco colector de nombre pelvis renal, del cual salen los uréteres. Además, cada riñón está cubierto por tres capas de tejido:

a) La capa más profunda o cápsula renal: Es una lámina lisa y transparente de tejido conectivo denso irregular, que se continúa con la capa externa del uréter. Esta lámina sirve como barrera contra los traumatismos y ayuda a mantener la forma del órgano.
b) La capa intermedia o cápsula adiposa: Es una masa de tejido adiposo que rodea la cápsula renal. También protege al riñón de los traumatismos y lo sostiene con firmeza en su sitio, dentro de la cavidad abdominal.
c) La capa superficial o fascia renal: Es otra capa delgada de tejido conectivo denso irregular que fija el riñón a las estructuras que lo rodean y a la pared abdominal.

En este sentido, en su parte superior apoyadas en ellos, se alojan unas pequeñas glándulas que forman parte del sistema endocrino. Estas son las glándulas suprarrenales, cuya función es independiente a la renal y están enfocadas a la producción hormonal de corticoides, adrenalina y noradrenalina.

Por otra parte, un corte frontal del riñón muestra dos regiones distintas: un área superficial, de color rojo claro, llamada Corteza Renal (corteza = cubierta) y una región profunda, de color pardo rojizo, denominada Médula Renal (médula = porción interna), la cual está compuesta por entre 8 y 18 pirámides renales de forma cónica. La base (extremo más ancho) de cada pirámide se dirige hacia la corteza renal y su vértice (extremo más angosto), llamada papila renal, se orienta hacia el hilio; cada papila tiene varios poros, las aberturas de los Conductos ColectoresTúbulo Colector o Renal, conecta con el sistema de túbulos colectores que vierten la orina en la pelvis renal. El sistema tubular renal es el encargado de reabsorber todas las sustancias útiles que filtraron a nivel glomerular, tales como iones de sodio y potasio, glucosa, aminoácidos y agua, así como de excretar algunas otras nocivas tales como el ácido úrico.

La corteza renal es el área de textura lisa que se extiende desde la cápsula hasta las bases de las pirámides renales y hacia los espacios entre ellas. Se divide en una zona cortical externa y una zona yuxtamedular interna. Estas porciones de la corteza renal que se extienden entre las pirámides renales se denominan columnas renales. Cabe resaltar, que contiene los corpúsculos y los túbulos renales, excepto las partes del asa de Henle que descienden a la médula renal. También contiene vasos sanguíneos y conductos colectores corticales. No obstante, en la corteza renal es la parte del riñón donde se produce la ultrafiltración. La eritropoyetina se produce en la corteza renal. Un lóbulo renal consta de una pirámide renal, la región suprayacente de la corteza y la mitad de cada columna renal adyacente.

Juntas, la corteza y las pirámides renales de la médula constituyen el Parénquima o porción funcional del riñón. Dentro de este se encuentran las unidades funcionales del riñón, alrededor de 1 millón de estructuras microscópicas, las Nefronas. El filtrado que se forma en las nefronas drena en conductos papilares grandes, que se extienden a través de las Papilas Renales, que es el receptor donde se descarga la orina, la cual está situada en el vértice de la pirámide medular.  Los conductos papilares desembocan en estructuras en forma de copa llamadas Cálices Renales que son las cámaras del riñón por donde pasa la orina, las cuales se subdividen en: cálices menores, que son estructuras de forma acampanada situados en la base de cada papila renal, rodean el ápice de las pirámides renales, y cálices mayores, donde dos o tres cálices menores convergen para formar un cáliz mayor, a través del cual fluye la orina. El peristaltismo del músculo liso que se origina en las células marcapasos de las paredes de los cálices impulsa el líquido hacia la pelvis renal y los uréteres hasta la vejiga. Cada riñón tiene entre 8 y 18 cálices menores y 2 o 3 cálices mayores.

Una vez que ingresa el filtrado en los cálices se convierte en orina porque no experimenta más reabsorción, puesto que el epitelio simple de la nefrona y los conductos se convierte en el epitelio de transición de los cálices. A partir de los cálices mayores, la orina drena en una cavidad más grande denominada Pelvis Renal que es una cámara en forma de embudo.

Funciones

Los riñones realizan el trabajo principal de la actividad del aparato urinario. Las otras regiones son, sobre todo, vías de paso y órganos de almacenamiento. Las funciones de los riñones son las siguientes:

1. Regulación de la composición iónica de la sangre: Los riñones ayudan a regular los niveles plasmáticos de diversos iones, en especial sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca2+), cloruro (Cl–) y fosfato (HPO4 2–).

2. Regulación del pH sanguíneo: Los riñones excretan una cantidad variable de iones hidrógeno (H+) hacia la orina y conservan los iones bicarbonato (HCO3–), que son importantes para amortiguar los H+ de la sangre. Estas dos funciones contribuyen a mantener el pH sanguíneo.

3. Regulación de la volemia: Los riñones regulan el volumen total de sangre a través de la conservación o la eliminación de agua en la orina. El aumento de la volemia incrementa la tensión arterial y un descenso de ésta disminuye la tensión arterial.

4. Regulación de la tensión arterial: Los riñones también intervienen en la regulación de la tensión arterial, mediante la secreción de la enzima renina, que activa el sistema renina-angiotensina-aldosterona. El aumento de la renina eleva la tensión arterial.

5. Mantenimiento de la osmolaridad de la sangre: A través de la regulación de la pérdida de agua y, por otro sistema, de la pérdida de solutos en la orina, los riñones mantienen la osmolaridad sanguínea relativamente constante alrededor de 300 miliosmoles por litro (mOsm/L). Cabe resaltar, que la osmolaridad de una solución indica el número total de partículas disueltas por litro de solución. Las partículas pueden ser moléculas, iones o una mezcla de ambos. Para calcular la osmolaridad, se multiplica la molaridad por el número de partículas por molécula ya disuelta.

6. Producción de hormonas: Los riñones producen dos hormonas: el calcitriol, la forma activa de la vitamina D, que ayuda a regular la homeostasis del calcio, y la eritropoyetina estimula la producción de eritrocitos.

7. Regulación de la glucemia: Al igual que el hígado, los riñones pueden utilizar el aminoácido glutamina para la gluconeogénesis, que es la síntesis de nuevas moléculas de glucosa, y luego liberar glucosa hacia la sangre para mantener una glucemia normal.

8. Excreción de desechos y sustancias extrañas: Mediante la formación de la orina, los riñones contribuyen a la excreción de desechos, o sea sustancias que no cumplen una función útil en el cuerpo. Algunos de los desechos excretados con la orina son el producto de reacciones metabólicas, como el amoníaco y la urea, que se forman luego de la diseminación de los aminoácidos, la bilirrubina procedente del catabolismo de la hemoglobina, la creatinina de la degradación de la creatina fosfato en las fibras musculares y el ácido úrico del catabolismo de los ácidos nucleicos. Otros residuos que se excretan con la orina son sustancias extrañas incorporadas con los alimentos, como fármacos y toxinas ambientales.

Irrigación

Como los riñones eliminan desechos de la sangre y regulan su volumen y su composición iónica, no parece sorprendente que reciban una abundante vascularización. Aunque dichos órganos constituyen menos del 0,5% de la masa corporal total, reciben entre el 20 y el 25% del gasto cardíaco en reposo, a través de las arterias renales derecha e izquierda. En los adultos, el flujo sanguíneo renal, que es el flujo de sangre que atraviesa ambos riñones, es de alrededor de 1200 mL por minuto. Dentro del riñón, la arteria renal se divide en arterias segmentarias que irrigan diferentes segmentos (áreas) del riñón. Cada arteria segmentaria da origen a diversas ramas que ingresan en el parénquima y atraviesan las columnas entre las pirámides renales como arterias interlobulares. En las bases de las pirámides renales, las arterias interlobulares adoptan una trayectoria tortuosa entre la médula renal y la corteza, donde se denominan arterias arcuatas. Las divisiones de las arterias arqueadas originan una serie de arterias interlobulillares, que reciben este nombre porque transcurren entre los lobulillos renales. Las arterias interlobulillares ingresan en la corteza renal y emiten las ramas conocidas como arteriolas aferentes.

Cada nefrona recibe una arteriola aferente, que se divide en una red capilar profusa en forma de ovillo denominada glomérulo. Los capilares glomerulares luego se reúnen para formar la arteriola eferente, que transporta sangre fuera del glomérulo. Los capilares glomerulares son únicos entre los capilares del cuerpo porque están situados entre dos arteriolas, en lugar de interponerse entre una arteriola y una vénula. Como son redes capilares y también desempeñan una función importante en la formación de orina, los glomérulos se consideran parte, tanto del aparato cardiovascular como del aparato urinario.
 
Las arteriolas eferentes se ramifican para formar los capilares peritubulares que rodean las porciones tubulares de la nefrona en la corteza renal. A partir de algunas arteriolas eferentes surgen capilares largos en forma de lazos: los vasos rectos que irrigan las porciones tubulares de las nefronas en la médula renal. Luego, los capilares peritubulares se reúnen para formar las vénulas peritubulares y más tarde las venas interlobulillares, que también reciben sangre de los vasos rectos. A continuación, la sangre drena a través de las venas arcuatas en las venas interlobulillares que transcurren entre las pirámides renales. La sangre abandona el riñón a través de una única vena renal que sale por el hilio y desemboca en la vena cava inferior.
Trayectoria del flujo sanguíneo

Inervación

Muchos nervios renales se originan en el ganglio renal y pasan a través del plexo renal hacia los riñones, junto con las arterias. Los nervios renales pertenecen a la división simpática del sistema nervioso autónomo y en su mayor parte son nervios vasomotores que regulan el flujo sanguíneo a través del riñón, lo que provoca vasoconstricción o vasodilatación de las arteriolas renales.

Nefrona

Son las unidades funcionales de los riñones, cada una de ellas consta de dos partes: un corpúsculo renal (cuerpo diminuto), donde se filtra el plasma sanguíneo, y un túbulo renal, hacia el que pasa el líquido filtrado. Los dos componentes del corpúsculo renal son el glomérulo (red capilar) zona inicial donde se forma la orina, formada por una serie de vasos capilares, envueltos por una membrana llamada cápsula glomerular (de Bowman), que es una bolsa epitelial en forma de copa de pared doble, que rodea los capilares glomerulares.  El plasma sanguíneo se filtra en la cápsula glomerular y luego el líquido filtrado ingresa en el túbulo renal, que tiene tres sectores principales. En el orden en que el líquido los recorre, estos sectores son:

1) El túbulo contorneado proximal (TCP): Es el sistema que filtra y reabsorbe componentes de la sangre que pasa a través de los riñones. Sus paredes están compuestas por una sola capa de células cúbicas.
2) El asa de Henle: Cuenta de dos porciones: una delgada descendente muy permeable a la absorción del agua, y otra gruesa ascendente la cual es muy permeable a los iones de NaCl e impermeable al agua
3) el túbulo contorneado distal (TCD): Este posee una parte especializada que se conoce como macula densa que estimula la producción de renina, con el fin de estimular la formación de aldosterona, para que la misma aumente la reabsorción de sodio y agua. De esta manera regula el volumen dentro del túbulo y desemboca en el túbulo colector, en el que desembocan varias nefronas.
El término proximal indica la parte del túbulo unida a la cápsula glomerular, y distal indica la zona más alejada. Contorneado significa que el túbulo está muy enrollado en lugar de recto. El corpúsculo renal y ambos túbulos contorneados se encuentran dentro de la corteza renal, mientras que el asa de Henle se extiende hacia la médula renal, gira en forma de U y luego regresa a la corteza renal.

Los túbulos contorneados distales de diversas nefronas desembocan en un solo túbulo colector. Los túbulos colectores luego se unen y convergen en varios cientos de conductos papilares grandes, que drenan a su vez en los cálices menores. Los conductos colectores y los papilares se extienden desde la corteza a través de la médula hacia la pelvis renal, de manera que un riñón tiene alrededor de un millón des, pero un número mucho menor de conductos colectores y aún menor de conductos papilares. En una nefrona, el asa de Henle conecta los túbulos contorneados proximal y distal. La primera porción del asa de Henle penetra en la médula renal, donde recibe el nombre de rama descendente, luego gira en forma de U y regresa a la corteza renal como la rama ascendente.

Entre el 80 y el 85% de las nefronas son Nefronas Corticales, donde sus corpúsculos renales se encuentran en la región externa de la corteza renal y tienen asas de Henle cortas, que se localizan sobre todo en la corteza y atraviesan sólo la región externa de la médula. Las asas de Henle cortas reciben su irrigación de los capilares peritubulares que emergen de las arteriolas eferentes. El otro 15-20% de las Nefronas son Yuxtamedulares, sus corpúsculos renales se encuentran en la profundidad de la corteza, cerca de la médula, y tienen un asa de Henle larga que se extiende hasta la región más profunda de la médula. Las asas de Henle largas reciben su irrigación de los capilares peritubulares y de los vasos rectos que emergen de las arteriolas eferentes.
Asimismo, la rama ascendente del asa de Henle de las nefronas yuxtamedulares consta de dos porciones: una rama ascendente delgada, seguida por una rama ascendente gruesa. La luz de la rama ascendente delgada es igual que en otras áreas del túbulo renal, sólo que el epitelio es más fino. Las nefronas con asas de Henle largas les permiten a los riñones excretar orina muy diluida o muy concentrada.
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Aparato Excretor

Sistema Urinario Humano 

Es un conjunto de órganos encargados de la producción de orina mediante la cual se eliminan los desechos nitrogenados del metabolismo (urea, creatinina y ácido úrico), y de la osmorregulación, su arquitectura se compone de estructuras que filtran los fluidos corporales (líquido celomático, hemolinfa, sangre); es por ello, que este sistema es un aparato fundamental de la excreción, Piña, C. (2008) describe que está formado por:

Riñones

Uréteres

Son dos conductos delgados, de unos 25 cm de largo y de entre 4 y 7 mm de diámetro, que nacen en la pelvis renal y conduce la orina a la vejiga. Las capas que forman la pared uretral son: a) Capa Mucosa: Reviste el interior del uréter y b) Capa Muscular: Proporciona al uréter su capacidad contráctil. Su función es llevar la orina formada en el riñón a la vejiga.

Vejiga Urinaria

Es un órgano hueco en forma de saco plegado de músculos lisos, tiene forma ovoide en el adulto, está situada en la excavación de la pelvis; por delante está fijada al pubis, por detrás limita con el recto, por arriba está recubierta por el peritoneo parietal que lo separa de la cavidad abdominal, y por abajo limita con la parte superior de la próstata y las vesículas seminales en el hombre, y con la vagina en la mujer. Su peso medio suele oscilar en unos 150 gramos y sus medidas aproximadas son de 11,5 cm de largo, 6 cm de ancho y 3,5 de grosor. Tiene la misión de almacenar la orina fabricada por los riñones. Su capacidad para dilatarse es muy grande, puede almacenar más de 800 a 1000 ml de orina. Las capas que forman la vejiga son: a) Capa Mucosa: Tapiza interiormente la vejiga, b) Capa Muscular: Posee muchas fibras musculares y c) Capa Serosa: Capa externa que reviste la vejiga. El vaciado de la vejiga la cambia del tamaño de un melón pequeño al de una nuez. Esta hazaña es posible por el músculo liso y el epitelio especializado de la pared de la vejiga, que es capaz de contraerse y expandirse de manera excepcional.

Uretra

Es un conducto que lleva al exterior del cuerpo. En los hombres, la uretra es larga y pasa por el pene. El semen, así como la orina pasan por la uretra masculina. En las mujeres, la uretra es corta y transporta sólo orina. Su abertura hacia el exterior por un orificio en la vulva, en su mitad superior, superiormente al orificio vaginal e inferiormente al clítoris. La longitud de la uretra masculina desanima invasiones bacterianas de la vejiga, esta diferencia en longitud ayuda a explicar por qué las infecciones de la vejiga son más comunes en hembras que en machos. No obstante, en la mujer la uretra mide 4 cm de largo y se extiende desde el meato urinario externo hasta 2 cm por detrás del clítoris, se ubica detrás de la sínfisis púbica y delante de la vagina; en cambio, en el hombre la uretra mide 20 cm de largo, se extiende desde el meato urinario interno hasta el meato urinario externo ubicado en el vértice del glande. Es de acotar, que la orina es liberada de la vejiga por esta este conducto, proceso que se le denomina micción.
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Sistema Excretor

El cuerpo humano está formado por millones de células, órganos y sistemas que funcionan de forma continua para mantenernos vivos. Estas células y órganos tienden a liberar muchos subproductos, desechos tóxicos y otras sustancias venenosas como una parte del metabolismo y la digestión. Es el sistema excretor en el cuerpo que ayuda en el lavado de los desechos del cuerpo y nos ayuda a sobrevivir sin ningún tipo de efectos perjudiciales de estas toxinas.

Para la mayoría de los autores el sistema excretor hace solamente referencia a los órganos encargados de la producción de orina. Si embargo, para mi persona este termino en general es el encargado de eliminar las sustancias tóxicas y los desechos del organismo, y estos pueden ser por el aparato urinario mediante la formación de orina, los pulmones por el intercambio gaseoso, la piel y el intestino grueso o colón, que acumula desechos en forma de heces para ser excretadas por el ano; el cual, es el proceso final de la digestión.

Productos de Desecho Metabólicos

Los desechos metabólicos deben ser excretados a fin de que no se acumulen y alcancen concentraciones que puedan interrumpir la homeóstasis. Los productos de desecho metabólicos más importantes producidos por la mayoría de los animales son agua, bióxido de carbono y desechos nitrogenados, los cuales contienen nitrógeno. El bióxido de carbono es excretado principalmente por estructuras respiratorias. En los animales terrestres, algo de agua también se pierde en las superficies respiratorias. Sin embargo, órganos excretores especializados, como los riñones, eliminan y excretan la mayor parte del agua y los desechos nitrogenados.

Los desechos nitrogenados incluyen amoniaco, ácido úrico y urea. Es de recordar, que los aminoácidos y los ácidos nucleicos contienen nitrógeno; durante el metabolismo de los aminoácidos, el grupo amino que contiene nitrógeno es eliminado (en un proceso conocido como desaminación) y es convertido en amoniaco. Sin embargo, el amoniaco es bastante tóxico. Algunos animales acuáticos lo excretan hacia el agua circundante antes de que se acumule en concentraciones tóxicas en sus tejidos. Algunos animales terrestres, incluidos algunos caracoles y cochinillas, lo ventilan directamente en el aire. Pero muchos animales, incluidos los humanos, convierten el amoniaco en algún desecho nitrogenado menos tóxico como ácido úrico o urea.

El ácido úrico se produce a partir tanto del amoniaco como de la descomposición de nucleótidos de ácidos nucleicos. El ácido úrico es insoluble en agua y forma cristales que son excretados como una pasta cristalina, de modo que hay poca pérdida de líquido. Ésta es una adaptación importante para conservar el agua en muchos animales terrestres, incluidos insectos, algunos reptiles y aves. Asimismo, debido a que el ácido úrico no es tóxico y puede almacenarse con seguridad, su excreción es una ventaja adaptativa para especies cuyas crías comienzan su desarrollo encerradas en huevos.

La urea, el desecho nitrogenado más importante de los anfibios y mamíferos, es sintetizada en el hígado a partir de amoniaco y dióxido de carbono por una secuencia de reacciones conocida como ciclo de la urea. Así como en la formación de ácido úrico, estas reacciones requieren enzimas específicas y la entrada de energía por parte de las células. En comparación con el costo energético de producir amoniaco, el costo de producción de la urea y el ácido úrico es alto. La urea tiene la ventaja de ser mucho menos tóxica que el amoniaco y puede acumularse en concentraciones más altas sin ocasionar daño al tejido; así, puede ser excretada en forma más concentrada. Sin embargo, debido a que la urea es altamente soluble, se disuelve en agua y para excretarla se requiere más agua que para excretar el ácido úrico.

La mayor parte del dióxido de carbono es excretada por los pulmones. En aves y mamíferos, algo de agua se pierde del cuerpo como vapor de agua en el aire exhalado. Aunque las glándulas sudoríparas de los humanos y algunos otros mamíferos están relacionadas principalmente con la regulación de la temperatura del cuerpo, excretan de 5% a 10% de todos los desechos metabólicos.

El hígado produce urea y ácido úrico, que son transportados por la sangre a los riñones. La mayor parte de los pigmentos biliares producidos por la descomposición de los glóbulos rojos es excretada por el hígado hacia el intestino y de allí pasan fuera del cuerpo con las heces.

Importancia

Es el conjunto de procesos mediante los cuales el cuerpo humano logra eliminar las sustancias químicas de desecho que se originan debido a la actividad de las células. Las células son maquinas químicas microscópicas, muy eficientes, capaces de convertir en trabajo la energía de las sustancias que nutren al organismo.

Mediante el sistema excretor, podemos eliminar o excretar desechos químicos tales como el dióxido de carbono (CO2), urea, y sales minerales que las células del cuerpo no necesitan. El sudor, el aire que espiramos y la orina, así como algunos compuestos presentes en las heces fecales, contienen las sustancias de desecho para ser excretadas. De esa manera, los pulmones, la piel, el sistema digestivo y los riñones, son importantes en la osmorregulación y en la eliminación de desechos.
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20 jul 2020

Ciclos Biogeoquímicos

Casas, J. y otros. (2006) mencionan que los ciclos biogeoquímicos representan el recorrido de la materia de unos organismos a otros al atravesar los distintos subsistemas del planeta. Son ciclos gaseosos si el almacén de la materia es la atmósfera y sedimentarios si falta el almacén atmosférico. En este sentido, son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa. Asimismo, el término ciclo biogeoquímico deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e interviene un cambio químico; además, los ciclos biogeoquímicos tienen una zona abiótica, que suele contener grandes cantidades de elementos biogeoquímicos, pero el flujo de los mismos es lento, ya que tienen largos tiempos de residencia; y una zona biótica, cuyo flujo es rápido, pero tiene poca cantidad de sustancias que permiten que formen parte de los seres vivos.
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10 jul 2020

Regulación y Coordinación en Plantas

La regulación es el conjunto de procesos biológicos que mantienen el estado de equilibrio en los organismos, reajustando y coordinando sus procesos internos. En las plantas, tanto la regulación como el desarrollo se producen mediante la acción de las hormonas vegetales. Asimismo, tienen capacidad para percibir cambios en las condiciones del medio que les rodea en forma de estímulos, como son: la gravedad, la temperatura, la humedad, o la dirección de la luz; y de elaborar respuestas adecuadas.

Hormonas Vegetales o Fitohormonas

Para Zamora, P. (2012) menciona que las hormonas vegetales o fitohormonas  “son sustancias sintetizadas por las plantas, que estimulan o inhiben el crecimiento y la diferenciación de las células vegetales, coordinando el desarrollo, el crecimiento y la senescencia de las diferentes partes de la planta”. En relación a esto, las fitohormonas son aquellas que regulan de manera predominante los fenómenos fisiológicos de las plantas, y actúa sobre los tejidos de la misma. Además, tiene como función el crecimiento de las plantas, las caídas de hojas, la floración, la formación y maduración de los frutos y la germinación.

Tipos

1) Auxina:
Son hormonas vegetales que influyen en el crecimiento de del tallo, las hojas y raíces; además influye en el desarrollo de las ramas laterales y frutos, estimulando la elongación o alargamiento de ciertas células e inhibiendo el crecimiento de otras, y esto es debido en función de la cantidad de auxina en el tejido  vegetal y su distribución. Cabe destacar que las auxinas son fotosensibles a la luz solar.

2) Giberelinas:
Son las que sintetizan los meristemos apicales y otros tejidos jóvenes de la planta; su función primordial es el crecimiento longitudinal del tallo, estimulando la división de las células; sin embargo, también estimulan la floración y el desarrollo de frutos sin necesidad de polinización. Por otra parte,  intervienen también en la germinación de las semillas, promueven la síntesis de etileno e inhiben la senescencia. 

3) Citoquininas: Estas hormonas son de estructura químicas complicada y se producen en las raíces, entre sus funciones se encuentra la determinación de la función que llevará acabo el tejido sobre el que está actuando (organogénesis), también intervienen en la dominancia apical e impide la caída de las hojas (senescencia), retrasando así la descomposición de sus componentes. Por otro lado, estimulan la germinación de las semillas, la formación de semillas, la ruptura del letargo de las semillas y la inducción de la formación de brotes. 
Cabe destacar, que cuando hay muchas citoquininas y pocas auxinas las plantas originan hojas; cuando hay poca citoquininas y muchas auxinas se estimula la producción de raíces, y cuando se encuentran en concentraciones iguales se forman tanto hojas como raíces. Además en los tallos las citoquininias estimulan el crecimiento de las yemas laterales, de forma que su función es contraria a la de las auxinas, mientras que en las raíces sucede todo lo contrario, las auxinas estimulan el crecimiento de las raíces secundarias y las citoquininas la raíz principal.

4) Ácido Abscísico (ABA):
Es antagónica de las giberelinas, debido a que, es una hormona simple que se sintetiza  en las hojas, tallo y cofia de las raíces, su función primordial es el impedimento de la pérdida de agua en casos de estrés hídrico, reduciendo el número de hojas; también impide que la semilla germinen si se hallan en condiciones adversas.

5) Etileno: Es la única hormona gaseosa de las plantas que estimula la maduración de los frutos; esto debido a que induce la transformación de almidón y los ácidos  contenidos en ellos en azúcares que les dan el característico sabor dulce; además, facilita la degeneración de la clorofila, que le da el característico color verde a los frutos inmaduros, y la síntesis de pigmentos de otros colores. 
Además, intervine también en la caída de las hojas, ya que cuando las cantidades de auxinas y citoquininas en la hoja disminuyen, permite que las células de las hojas comiencen a decaer y el punto de unión con el tallo se prepare para dejarla caer, mientras que las cantidades de etileno aumentan.

6) Florígeno: Es una hormona que emplean las plantas para florecer; asimismo, se trata de una partícula que viaja desde la hoja hasta el tejido embrionario vegetal para dar la orden de la floración. Pero solamente estimula la floración de algunas plantas.

Los Movimientos de las Plantas

Las plantas pueden reaccionar frente a determinados estímulos externos mediante movimientos que afectan a algunas zonas de la planta, a este fenómeno se denomina tropismos a los movimientos lentos debidos al crecimiento de la planta, que son orientados por estímulos externos que producen deformaciones permanentes, y por ello, se producen en las zonas con crecimiento activo. 

En este sentido, el Tropismo, es la respuesta producida por un vegetal frente a un estímulo externo y producido por la acción de las hormonas vegetales. Asimismo, son movimientos lentos que las plantas realizan para adaptarse a las mejores condiciones en el medio donde viven, esto sucede por el crecimiento de la planta. Pero, pueden ser positivos si la planta se dirige hacia el estimulo, o negativo si se aleja de él. Por otra parte, existentes diferentes tipos de tropismo, entre los cuales tenemos:

a) Fototropismo: Se basa en la acumulación de auxinas en la plantas, provocando que cambie su dirección de crecimiento normal cuando ocurren cambios en la luz, es decir, que la planta se curva hacia la fuente lumínica.

b) Geotropismo: También llamado gravitropismo, y es de especial importancia durante la germinación de las semillas, puesto que se refleja en un crecimiento en respuesta a la aceleración de la gravedad; el cual permite el crecimiento orientado de las raíces, que deben hundirse en el suelo para su correcto funcionamiento, y el crecimiento de los tallos hacia el medio aéreo.

c) Hidrotropismo: Es el crecimiento direccional de las raíces de las plantas con relación a la disponibilidad de agua, es decir, que corresponde a un movimiento de los vegetales hacia las zonas húmedas.

d) Quimiotropismo: Es el movimiento orientado del vegetal, provocado por la presencia de sustancias químicas como sales disueltas, anhídrido carbónico, oxígeno, entre otros.

e) Tigmotropismo: Es el movimiento de crecimiento orientado bajo la influencia del contacto físico. Asimismo, este efecto ocurre cuando la planta tiende a crecer alrededor de una superficie sólida, como un muro, una valla o incluso otra planta; es por ello, que algunas especies trepadoras han desarrollado órganos como los zarcillos y uncinos para adherirse al objeto que les sirve de soporte.
Además, este efecto hace que la planta pueda alterar su velocidad de crecimiento, cambiar la morfología, evitar barreras, controlar la germinación, apoyarse en estructuras, facilitar la polinización, acelerar el movimiento del polen, esporas o semillas, y capturar presas. 

Nastia

Según Zamora (ob. Cit.) dice que “se denominan nastias a los movimientos provocados por estímulos externos, son pasajeros y no guardan relación con la dirección en que actúa dicho estímulo”. Se puede decir, que la nastia es la respuesta de determinadas zonas de un vegetal frente a un estímulo de carácter externo y difuso; además son movimientos asociados a reacciones ambientales que no requieren el crecimiento de la planta. Por otro lado, existentes diferentes tipos de nastia, entre las cuales tenemos:

a) Fotonastias: Es la respuesta a la luz, como la apertura de ciertas flores al amanecer o al anochecer. Ejemplo los Girasoles.

b) Sismonastias: Son producidas cuando el estímulo es el contacto o la sacudida del vegetal, como por ejemplo el movimiento de las plantas carnívoras, que se cierran sobre las presas al menor contacto, o algunos tipos de mimosas que mueven su follaje al ser tocadas o expuestas al calor.

c) Termonastias: Son las respuestas a las variaciones de temperaturas, como el cierre de la flor de tulipán.

d) Hidronastias: Son aquellas respuestas a la humedad del ambiente, como por ejemplo, en la apertura de los esporangios en los helechos.

e) Traumonastias: Es la respuesta producida por una herida o como consecuencia de esta.

f) Nictinastias: Es una respuesta reversible a estímulos lumínicos que implica movimientos de las hojas, las cuales se encuentran extendidas durante el día y plegadas durante la noche; y han sido denominadas movimientos del sueño, un ejemplo es la planta de vinagrillo perteneciente al género Oxalis. Además, se ha postulado que ocurren para evitar pérdidas de calor cuando disminuye la radiación; y se da sobre todo en leguminosas tropicales, que sufren grandes oscilaciones térmicas.

Termoperiodo y Fotoperiodo

Zamora (ob. Cit.) menciona que existen determinados factores externos, como la temperatura y la luz, que tienen efectos sobre algunos aspectos del desarrollo de las plantas, entre ellos la germinación y la floración.

Termoperiodo

Entre los efectos que la temperatura tiene en las plantas destacan:

  1. Estratificación: Es da cuando la germinación de las semillas en algunas plantas se induce al ser expuestas al frío durante un periodo de tiempo más o menos largo. 
  2. Vernalización: Es la que se induce la floración exponiendo la planta a bajas temperaturas.

Fotoperiodo

Según el fotoperiodo, se pueden diferenciar tres tipos de plantas:

a) Plantas de Día Corto: Para florecer necesitan un número máximo de horas diarias de luz, o un periodo largo de oscuridad. Es por ello, que detectan que los días se acortan y las noches se alargan. Ej: fresas, arroz, entre otros.

b) Plantas de Día Largo: Para florecer necesitan un número mínimo de horas diarias de luz, o una duración de la noche igual o menor a un número determinado de horas. Son las plantas que florecen cuando los días se alargan y las noches se acortan. Ej: trigo, lechuga, trébol, entre otros.

c) Plantas de Día Neutro: La floración no está relacionada con la duración del día o la noche. Ej: las orquídeas, caña de azúcar, entre otros.
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Autor

Prof. Arnaldo Rodríguez

Educación mención Biología

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