Excrecion y osmoregulacion Aspectos comparativos

EXCRECIÓN Y OSMOREGULACIÓN: ASPECTOS COMPARATIVOS
Material de uso interno
2009
DOS IMPORTANTES FUNCIONES RELACIONADAS ENTRE SÍ:
1 - OSMOREGULACIÓN
El organismo regula su balance hídrico a través de las
concentraciones de solutos
2 - EXCRECIÓN
Comprende la eliminación de desechos del metabolismo
y electrólitos, para mantener constante la composición
química
1 - OSMOREGULACIÓN
LEY DE VAN’T HOFF
πV=nRT
Para un mol de partículas contenidas en
un litro de solución a 0ºC (273 ºK):
π = 0.082 l atm/ºK mol x 273ºK = 22.38 atm
mOsm/l
UNIDAD: OSMOL
mOsm/kg
Jacobus Henricus van ‘t Hoff (1852-1911).
ÓSMOSIS
EN LA ESCALA ZOOLÓGICA TENEMOS:
• Osmoconformadores (mayoría de los
invertebrados marinos)
• Osmoreguladores (hiperosmóticos o
hipoosmóticos, con gasto de energía
metabólica)
ANHIDROBIOSIS EN TARDÍGRADOS
Osmoregulación en agua dulce
El medio es hipotónico y el agua entra al organismo.
Esto se contraresta con una permanente excreción de
agua a cargo de las vacuolas contráctiles
Osmoregulación en tierra
Las NEFRONAS de los vertebrados
están adaptadas para regular
independientemente la excreción de
agua y sales
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE ÓRGANOS EXCRETORES
PROTISTAS
VACUOLA CONTRÁCTIL
PLATELMITOS
CÉLULAS FLAMÍGERAS
NEMÁTODOS
RENETE + SIST. TUBULAR
ANÉLIDOS
NEFRIDIOS
INSECTOS
TUBOS DE MALPIGHI
MOLUSCOS
METANEFRIDIOS MODIFICADOS (“RIÑONES”)
EQUINODERMOS
CELOMOCITOS + AP. AMBULACRAL
VERTEBRADOS
NEFRONAS
• La hipertonicidad del agua de mar tiende a
deshidratar a cualquier vertebrado
• Los peces pierden agua por este motivo, a
través de la piel, branquias y tracto
digestivo
• Compensan las pérdidas hídricas
reduciendo la diuresis y tomando agua de
mar, cuya sal es eliminada por las branquias
Alta concentración de urea en sangre que
resuelve el problema osmótico,
manteniendo la secreción de sal en la
glándula rectal
2 - EXCRECIÓN
La excreción comprende la remoción de los desechos del metabolismo.
Los principales desechos son: el CO2 y el nitrógeno
El CO2 es fácilmente eliminado a través de la ventilación, pero
los desechos nitrogenados representan un problema
Desechos nitrogenados
•
•
•
Amoníaco
Muy soluble pero tóxico
Excretado por organismos con gran disponibilidad de agua
•
•
Urea
Menos tóxico que el amoníaco
Formada en el hígado a partir del amonio
•
Acido úrico
Muy poco soluble, se excreta como precipitado, y por lo tanto, poco
tóxico
NH3 - NH4+
Excreción de Amonio (NH4+)
• REQUIERE ABUNDANTE AGUA
– 400 ml de agua para diluir 1 g de amonio (límite de
toxicitad)
• ORGANISMOS ACUÁTICOS
– generalmente excretan amonio
• ORGANISMOS TERRESTRES
– Generalmente excretan urea o ácido úrico
– Urea: requiere 1/10 del agua en relación al amonio
– Acido úrico: requiere 1/50 del agua en relación al
amonio (pero es poco soluble)
Toxicidad del amonio
• Modifica las propiedades de la barrera
hematoencefálica
• Interfiere con el transporte de los aminoácidos
a través de emembranas
• Altera el flujo cerebral
• Impide el metabolismo de aa
neurotransmisores
• Causa alteraciones morfológicas en neuronas y
astrocitos
• Altera el metabolismo lipídico y glucídico
Entonces, porque?
•
•
•
•
Difunde fácilmente
Los gradientes favorecen la eliminación
Es muy soluble
Bajo costo metabólico
Amonio y equilibrio Acido/Base
• El ejercicio resulta en acidificación e
incremento de la concentración de amonio
• La excreción de amonio regula la acidez de la
sangre
Fig. 1. A model to describe ammonia
production and distribution in teleostean
fishes. Briefly, most ammonia production
in fishes occurs in the liver via a two-step
process called transdeamination. First,
excess -amino acids are transaminated
to glutamate in a reaction catalyzed by
specific transaminases (not shown),
which is then followed by the glutamate
dehydrogenase (GLDH; not shown)
catalyzed deamination of glutamate, to
yield ammonia. Under typical resting
conditions, the majority of ammonia that
appears in the blood stream is then loaded
into the white muscle, down favorable
NH4+ electrochemical gradients that exist
between the blood and white muscle. At
the same time, NH3 is released back into
the blood, down favorable white muscle
to blood PNH3 gradients. Intensive
exercise can also result in significant NH3
production by the white muscle, due the
activation of AMP deaminase and
subsequent breakdown of adenylates.
Most of the resultant ammonia is retained
in the white muscle for later regeneration
of AMP stores, but small amounts
frequently leak into the bloodstream
leading to elevated JAmm during the postexercise recovery period (see text for
further details).
(Wilkie 1997)
UREA
Formación de la Urea
• La urea se forma en el hígado a partir de NH4+
y HCO3– Via ciclo de la urea
– Via degradación de ácido úrico o arginina
• Ciclo de la Urea: elasmobranquios, celacanto,
anfibios y mamíferos
• Otros: invertebrados y algunos teleósteos
– Algunos teleósteos tienen las enzimas del ciclo de
la urea en etapas tempranas del desarrollo y sólo
las mantienen si el medio ambiente lo requiere
• Niveles elevados de amonio en el ambiente
pueden llevar a una mayor excreción de urea
– Ej.: Carassius sp., cíclidos, y algunos salmónidos
ÁCIDO ÚRICO
• El ácido úrico procede del metabolismo de las
purinas adenina y guanina
• Uricasa = enzima que degrada el ácido úrico
– Los animales carentes de uricasa excretan ácido
úrico como desecho nitrogenado
• Ej.: insectos, reptiles, aves, y algunos anfibioss
Transporte de ácido úrico
• Normalmente como uratos de K+, Na+, o NH4+
• Secretado activamente por los tubos de Malpighi
(Insectos) y el túbulo renal de Vertebrados
• Hay evidencias de un intercambiador
urato/aniones (contratransporte)
(Wright 1995)
BIBLIOGRAFÍA
Cualquier libro de fisiología animal comparada
Campbell, N. A.; Reece, J, B.; Mitchell, L. G. & Taylor, M. R.
Control of the internal environement - Chapter 25. En:
Biology: concepts and connections. Fourth edition. Versión
PPT disponible en la red.