CAPÍTULO 3: Circulación de materia
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PARTE I El organismo humano en acción ¿Por qué cuando corremos el corazón late más rápidamente? ¿Por qué cuando nos lastimamos a los pocos minutos la herida deja de sangrar? ¿Por qué el corazón hace ruido cuando late? ¿Por qué nos ponemos apósitos sobre las heridas? ¿Cómo se forma la cascarita sobre las heridas? ¿Qué extraen los mosquitos de nuestro cuerpo? ¿Cómo se distribuyen los nutrientes en el organismo? ¿Cómo llegan los nutrientes a cada una de las partes del cuerpo? ¿Cómo es el fluido que pasa por la estructura picadora del mosquito? Circulación de materia ¿Cómo libera el organismo los desechos que produce? CAPÍTULO ¿Por dónde circulan los lípidos, las proteínas, los carbohidratos y el oxígeno? 3 77 Circulación de nutrientes y desechos en el organismo Una vez que comemos... ¿Cómo llegan los nutrientes a cada una de las partes del cuerpo? ¿Cómo elimina el organismo los desechos que produce? En los capítulos anteriores se estudió cómo ingresan el oxígeno y los demás nutrientes en el cuerpo. Pero esos nutrientes no quedan estancados donde se incorporan, sino que circulan por el interior de todo el organismo. Con los “anteojos de ver sistemas” pueden separar del cuerpo el conjunto de órganos que intervienen en la circulación y conocer su estructura y funcionamiento. Si logran aislar mentalmente el conjunto de órganos que forman el sistema circulatorio sabrán cómo circulan el oxígeno, desde los pulmones, y los demás nutrientes, desde el intestino, hacia el resto del cuerpo. Si quieren... ¿Cómo obtiene el organismo los nutrientes? Si quieren recordar la respuesta de esta pregunta, relean el capítulo 2. El corazón, la sangre y los vasos intervienen en el proceso circulatorio. Por la sangre circulan y llegan a cada una de las partes del cuerpo los nutrientes obtenidos a través de la digestión de los alimentos y el oxígeno del aire captado durante la ventilación pulmonar. También por ella circulan los desechos originados en el interior del cuerpo. El corazón impulsa la circulación por conductos de variados grosores, que son los vasos sanguíneos. Actividades ❚ Relean la información de esta página y la siguiente, y elaboren una trama de conceptos. Si necesitan ayuda para diseñarla, lean las instrucciones de la página 76. ❚ ¿Cómo llegan los nutrientes que conforman una hamburguesa a la arteria femoral izquierda? 78 | 3 Circulación de materia Estructura y funcionamiento del sistema circulatorio El sistema circulatorio o cardiovascular está constituido por: ❚ el corazón, ❚ una compleja red de conductos o vasos sanguíneos y ❚ la sangre. Arteria pulmonar Vena cava superior Venas Corazón Vena cava inferior Aorta Vena femoral Arteria femoral La compleja red de vasos sanguíneos consiste en unos pocos conductos gruesos En la imagen se muestran sólo los principales vasos sanguíneos y el corazón. En color rojo se han representado los vasos por los que circula sangre rica en oxígeno y en azul los conductos por los que circula sangre rica en dióxido de carbono. como un dedo, las arterias y las venas; mayor cantidad de conductos de grosor menor, las arteriolas y las vénulas; y millares de conductos finos como un pelo y de 1 mm de longitud, sólo visibles a través de un microscopio, los capilares. La red de vasos sanguíneos es tan extensa que si se pudieran extender en línea recta todos los conductos de una sola persona, se alcanzaría una longitud de 100 000 km. El corazón impulsa la sangre y ésta circula a través de todos los vasos sanguíneos. Por las arterias y las arteriolas circula sangre que se aleja del corazón. Por las venas y las vénulas, en cambio, circula sangre que se acerca al corazón. 79 Sangre ¿Qué extraen los mosquitos de nuestro cuerpo? ¿Cómo es el fluido que pasa por su estructura picadora? ¿Por qué cuando nos lastimamos a los pocos minutos la herida deja de sangrar? ¿Por qué nos ponemos apósitos sobre las heridas? ¿Cómo se forma la cascarita sobre las heridas? La cantidad de sangre en el organismo humano es equivalente a un 8% del peso corporal. Por el cuerpo de una mujer adulta circulan entre 4 litros y 5 litros, y por el de un varón adulto, entre 5,5 litros y 6 litros de sangre. En el interior del organismo, la sangre transporta gran variedad de materiales. Este fluido está constituido por dos componentes principales: ❚ un líquido, llamado plasma, y ❚ estructuras microscópicas especializadas, los glóbulos rojos, los glóbulos blancos y las plaquetas. El plasma es una solución amarillenta compuesta por aproximadamente un 90% de agua 60% plasma y un 10% de sales, proteínas y otras sustancias. El plasma representa entre el 55% y 60% del volumen total de la sangre. Las proteínas que circulan por el plasma intervienen en variados procesos. Por ejemplo, el fibrinógeno actúa en la coagulación de la sangre, y las inmunoglobulinas son importantes para defender el organismo de algunas enfermedades. 40% otros materiales sanguíneos Si se coloca una muestra de sangre y un anticoagulante en un tubo y se lo hace girar en una máquina centrifugadora, las estructuras más densas se movilizan hacia el fondo. Finalizado el centrifugado, se observa que aproximadamente 45% del tubo está ocupado por un material rojo y el 55% restante está compuesto por el plasma. La porción roja está compuesta principalmente por glóbulos rojos y una delgada capa superficial por glóbulos blancos y plaquetas. Los glóbulos rojos o eritrocitos transportan oxígeno y dióxido de carbono; los glóbulos blancos o leucocitos participan en la defensa del organismo; y las plaquetas intervienen en la coagulación sanguínea. Glóbulo blanco o leucocito Glóbulo rojo o eritrocito Apertura en un capilar sanguíneo Los glóbulos rojos constituyen aproximadamente el 44% de la sangre. Las plaquetas y los glóbulos blancos representan casi del 1% de la sangre. En 1 mm3 de sangre hay cerca de 250 000 000 de eritrocitos, 16 000 000 de plaquetas y 375 000 leucocitos. 80 | 3 Circulación de materia Glóbulos rojos Los eritrocitos son las estructuras sanguíneas más numerosas. En la sangre de los humanos hay una cantidad promedio de 5 000 000 de glóbulos rojos por mm3. Esto significa que en todo el organismo hay un total aproximado de 25 billones de eritrocitos. Los eritrocitos son rojos porque cada uno contiene unos 250 000 000 de moléculas de una proteína roja denominada hemoglobina. Los glóbulos rojos inmaduros son células con núcleo, pero cuando maduran pierden su núcleo, y por eso también pierden la capacidad de reproducirse. Aproximadamente a los 130 días de haber sido originados, son destruidos en el hígado o el bazo. Mientras leen estas líneas, en sus cuerpos se destruyen unos 2 000 000 de glóbulos rojos por segundo, mientras, en el mismo período, son remplazados por la misma cantidad. Los glóbulos rojos transportan oxígeno y dióxido de carbono por el cuerpo. Los antígenos A, B y Rh son sustancias que pueden estar presentes en la superficie exter- Los eritrocitos tienen forma de disco bicóncavo: son más delgados en la parte central y más gruesos en sus bordes. Esta forma aumenta la superficie en relación con su volumen y facilita el intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono con el medio. na de los glóbulos rojos. El descubrimiento de dichas sustancias posibilitó clasificar la sangre en grupos diferentes entre sí y, entonces, disminuir los riesgos en las transfusiones sanguíneas. En el plasma sanguíneo hay otras sustancias, denominadas anticuerpos, que reaccionan contra determinados antígenos. De acuerdo con los antígenos presentes en los eritrocitos y los anticuerpos del plasma de una persona, la sangre humana se clasifica en los siguientes grupos: GRUPO Y FACTOR SANGUÍNEO PORCENTAJE APROXIMADO DE LA POBLACIÓN ANTÍGENO DE LOS GLÓBULOS ROJOS ANTICUERPOS DEL PLASMA 0 45% ausentes Anti-A y Anti-B A 41% A Anti-B B 10% B Anti-A AB 4% AyB ausentes Rh+ 85% Rh ausentes Rh- 15% ausentes si hubo sensibilización está presente el anti-Rh ¿Qué es la anemia falciforme? La anemia falciforme es una enfermedad hereditaria que se detecta por la forma anormal de los glóbulos rojos. En una persona que no posee esta enfermedad, sus eritrocitos mantienen la forma de disco durante todo el recorrido por el interior del organismo. En una persona que padece anemia falciforme, en cambio, sus glóbulos rojos se deforman y toman aspecto de hoz* cuando circulan por vasos con baja concentración de oxígeno. Los eritrocitos deformes circulan con dificultad y provocan obstrucción en los capilares. El bloqueo del flujo sanguíneo causa dolor. Además, como estas estructuras se destruyen con mayor facilidad, provocan el estado de anemia. Sin embargo, por razones aún desconocidas, los individuos que poseen anemia falciforme no contraen malaria. Los glóbulos rojos, las plaquetas y algunos glóbulos blancos se forman en el interior (médula) de algunos huesos como los del cráneo, el esternón, las costillas y los huesos de la cadera. En la imagen, los huesos coloreados son los principales productores de estas estructuras sanguíneas. 81 Glóbulos blancos Los leucocitos son células sanguíneas con núcleo, casi incoloras y más grandes que los eritrocitos. En la sangre de los humanos su cantidad oscila entre los 6000 y los 9000 por mm3 de sangre. Los leucocitos intervienen en la defensa del organismo y se clasifican en cinco tipos diferentes entre sí: Neutrófilo ❚ los basófilos intervienen en las infecciones del organismo; ❚ los neutrófilos y los monocitos participan en la destrucción de bacterias y proteínas extrañas que ingresan en el organismo, así como en la eliminación de desechos producidos en el cuerpo; ❚ los eosinófilos reducen algunas alergias; y ❚ los linfocitos producen anticuerpos, proteínas que reaccionan contra sustancias extrañas al organismo. La mayoría de los glóbulos blancos se origina en el interior (médula) de algunos huesos. Plaquetas Las plaquetas son pequeños fragmentos de grandes células, los megacariocitos, que Monocito se encuentran en la médula de algunos huesos. Una vez originadas, las plaquetas duran aproximadamente 10 o 12 días. Cuando algunas bacterias ingresan en el organismo, los neutrófilos y los monocitos las ingieren y degradan con enzimas específicas. Esta actividad suele ser mortal para estas células. Por eso, este tipo de glóbulos blancos sólo duran algunas horas. En la sangre humana hay entre 250 000 y 400 000 plaquetas por mm3 que intervienen en la coagulación de la sangre. Estas estructuras se denominan plaquetas debido a su forma de pequeñas placas redondas u ovales. Su tamaño es aproximadamente un tercio del de un glóbulo rojo. En la sangre humana hay dos variedades de linfocitos. Los linfocitos B liberan anticuerpos que inhiben los agentes patógenos*. Los linfocitos T destruyen materiales extraños al cuerpo, especialmente células cancerosas o infectadas por algún virus. 82 | 3 Circulación de materia Actividades ❚ Busquen los resultados de un análisis de sangre. ❚ Observen los valores normales de los componentes sanguíneos. ❚ Comparen estos datos con la información de estas páginas. ❚ Elaboren un cuadro para comparar forma, dimensiones y actividad de las estructuras componentes de la sangre. Coagulación sanguínea Sabemos que cuando un auto se descompone, éste no se repara sólo. Por ejemplo, si se perfora el caño por el que circula la nafta, el fluido escapará por el orificio hasta que se vacíe completamente el tanque. En cambio, si se lastima un vaso sanguíneo, en el cuerpo ocurren una serie de procesos que repara la perforación del conducto. Como estudiaron en los capítulos anteriores, el auto y el organismo humano pueden estudiarse como sistemas. Sin embargo, el auto no tiene la capacidad de autorregulación que distingue a nuestro cuerpo. En general, cuando los vasos sanguíneos se hieren o lastiman, se reparan debido a una serie de procesos en los que interviene la sangre que circula por ellos. Plaquetas, sustancias coagulantes y un tipo de proteína denominada fibrinógeno se activan en la sangre y forman un coágulo sanguíneo. Plaqueta Glóbulo blanco 1 2 Célula de la piel Hebra de fibrina Costra 3 Coágulo sólido Glóbulo blanco Al observar un coágulo sanguíneo a través de un microscopio electrónico, se distinguen los filamentos de fibrina agrupando glóbulos rojos. 1 El proceso de coagulación se inicia con la ruptura o lesión de uno o varios vasos sanguíneos. En este caso, supongan que se han pinchado con un alfiler. El interior de los vasos sanguíneos está revestido por paredes muy lisas y suaves. Cuando éstas se hieren o perforan, se arruga la zona afectada. Las plaquetas “detectan” la superficie rugosa y se adhieren a ella liberando una sustancia pegajosa. Otras plaquetas se acercan y también se vuelven pegajosas. 2 En poco tiempo, un racimo de plaquetas pegajosas forma un tapón que impide la salida de sangre del vaso sanguíneo lesionado. El tapón de plaquetas resulta suficiente para una herida pequeña como la que puede producirse al pincharse con un alfiler. Sin embargo, si el daño es mayor, como un corte profundo, se produce una serie de reacciones en cadena que finaliza con la formación de un coágulo de fibrina. La fibrina es una sustancia que resulta de la transformación del fibrinógeno plasmático. 4 3 Las moléculas de fibrina se adhieren de lado a lado de la herida formando una red de hilos. Esta red atrapa glóbulos rojos y el coágulo se hace más compacto. Con el tiempo, la sangre se coagula y toma un aspecto similar a la gelatina cuando se enfría. 4 Después de media hora, el coágulo se seca, se hace más compacto y rsistente, y se forma la cascarita o costra. Debajo de la costra, continúa la reparación del vaso herido hasta que la cascarita se suelta y cae. 83 Vasos sanguíneos La sangre circula por tres tipos de vasos: las arterias, las venas y los capilares. Cada uno de ellos se reconoce principalmente por la estructura de sus paredes. Red capilar Válvula Vena Vénula Fibras musculares Arteriola Arteria Las arterias son los conductos de paredes más gruesas, resistentes y elásticas. Cuando Actividades la sangre fluye por ellas, las arterias se estiran como un pequeño globo y luego vuelven len- ❚ Escriban un resumen sobre sangre por el resto del cuerpo, las arteriolas. la variedad de vasos sanguíneos y sus características tamente a su estado inicial. Se comumican con vasos de menor diámetro que distribuyen la Las arteriolas están ramificadas y se comunican con redes de capilares sanguíneos. Una vez que la sangre deja los capilares, circula por vasos de diámetro mayor, las vénulas; y luego por otros de mayor grosor que éstas, las venas. Por estos vasos la sangre llega al corazón. En el interior de algunas venas hay válvulas que sólo permiten la circulación sanguínea hacia el corazón. Los capilares sanguíneos son tan finitos que por su interior los glóbulos rojos circulan en fila, uno detrás de otro. Además, sus paredes son tan delgadas que, a medida que la sangre pasa por ellos, las sustancias difunden desde el fluido hacia el exterior de los capilares y viceversa. Área que ocupan los glóbulos rojos 3600 m2 Área que ocupan los capilares sanguíneos 750 m2 Dimensiones de las “alfombras” que podrían fabricarse a partir de la suma de superficies de estructuras microscópicas pertenecientes a una sola persona. Corte de arteria 84 | 3 Circulación de materia Las venas son más flexibles y menos elásticas que las arterias. Cuando la vena está vacía se colapsa o aplasta. En cambio, las paredes elásticas de las arterias las mantienen abiertas. Corte de vena Corazón ¿Por qué cuando corremos el corazón late más rápidamente? ¿Por qué el corazón hace ruido cuando late? Se calcula que en una persona de 70 años su corazón ha latido aproximadamente 2 500 000 000 de veces y ha bombeado cerca de 180 000 000 de litros de sangre. El corazón tiene el tamaño de un puño cerrado y pesa alrededor de 400 g. Está ubicado en la cavidad torácica, detrás del esternón. Es un órgano hueco y en su interior presenta cuatro cavidades: dos superiores o aurículas derecha e izquierda y dos inferiores o ventrículos derecho e izquierdo. Vena cava superior Arteria pulmonar Arco aórtico La sangre que circula por el lado derecho del corazón no se mezcla con la sangre que circula por el lado izquierdo porque ambas mitades están separadas por una pared o tabique. Venas pulmonares Aurícula izquierda Aurícula derecha Ventrículo derecho Ventrículo izquierdo Vena cava inferior Aorta Válvula semilunar El corazón está provisto de válvulas que impiden el retroceso de la sangre. Entre la aurícula y el ventrículo derecho se encuentra la válvula aurículoventricular derecha o válvula tricúspide. La válvula aurículoventricular izquierda o válvula mitral está ubicada entre la aurícula y el ventrículo izquierdos. Las válvulas semilunares se encuentran en las vías de salida del corazón. La válvula pulmonar se sitúa entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar, y la válvula aórtica se localiza entre el ventrículo izquierdo y la arteria aorta. Cuerdas tendinosas 85 Los ruidos cardíacos Si acercan su oído al pecho de un compañero, escucharán los ruidos rítmicos y característicos que produce el corazón. Con un estetoscopio se pueden reconocer dos tipos de sonidos bien diferentes entre sí. El primero suena como cuando se dice la palabra “lub”. En cambio, el segundo suena como cuando se dice “DUP”. En un texto escrito, un sonido se escribe con minúscula y el otro con mayúscula para señalar la diferencia de tonos: “lub” es un sonido largo y grave; “DUP” es corto y agudo. El ciclo cardíaco En un adulto en reposo, su corazón late o hace “lub-DUP” unas 70 veces por minuto. Cada “lub-DUP”, latido o ciclo cardíaco, dura aproximadamente 0,8 segundos. El ciclo cardíaco presenta dos fases: fase de relajación o diástole; fase de contracción o sístole. En estado de reposo, cada una de las fases dura 0,4 segundos. Esto significa que el corazón tiene períodos alternados de relajación o diástole y períodos de contracción o sístole, de igual duración. “DUP” Diástole auricular y sístole ventricular “DUP” Para facilitar la comprensión de los procesos de entrada y salida de sangre del corazón, sólo se han coloreado en azul y en rojo las cavidades que intervienen en cada fase. Sin embargo, es importante señalar que entre fase y fase, el corazón nunca queda sin sangre. Permanentemente las aurículas y los ventrículos reciben y bombean sangre.• 0,4 segundos 1-4 0,4 segundos 2 Sístole auricular y diástole ventricular “lub” “lub” 3 1. La sangre proveniente de las venas cavas y de las venas pulmonares aumenta la presión en el interior de las aurículas. 2. Se abren las válvulas aurículoventriculares y la sangre circula hacia los ventrículos. Durante esta fase, los ventrículos relajados se llenan de sangre (diástole ventricular) y las válvulas semilunares permanecen cerradas. 3. Cuando aumenta la presión en el interior de los ventrículos, éstos se contraen (sístole ventricular) y las válvulas aurículoventriculares se cierran e impiden el retroceso de la sangre hacia las aurículas. El cierre de estas válvulas provoca el ruido cardíaco que suena como “lub”. Simultáneamente, las válvulas semilunares se abren, la sangre circula hacia la arteria pulmonar y la arteria aorta. 4. Cuando comienzan la relajación de los ventrículos (diástole ventricular), las válvulas semilunares se cierran y provocan el ruido cardíaco que suena como “DUP”. El pulso El pulso es el resultado de la expansión de las arterias. Cuando el ventrículo izquierdo envía la sangre hacia la arteria aorta, ésta se dilata. La expansión de la pared de la aorta se desplaza por las demás arterias como si fuera una onda. Al pasar la onda, la arteria recupera su diámetro normal. Cada vez que el corazón entra en sístole ventricular se inicia una onda de expansión y por eso el número de pulsaciones por minuto es igual al número de latidos que el corazón realiza en ese lapso. 86 | 3 Circulación de materia El control del ritmo cardíaco El latido cardíaco se produce por las contracciones rítmicas del músculo que conforma el corazón. El músculo cardíaco posee dos regiones especializadas que mantienen el ritmo de bombeo del corazón. El nódulo senoauricular o marcapaso está ubicado en la aurícula derecha y el nódulo aurículoventricular está entre la aurícula y el ventrículo derechos. El nódulo senoauricular produce estímulos eléctricos que se difunden con rapidez por las aurículas. El resultado es la contracción de ambas, o sístole auricular. Cuando los impulsos eléctricos estimulan el nódulo aurículoventricular continúa la transmisión eléctrica hacia ambos ventrículos a través del haz de His y las fibras de Purkinje. Este fenómeno produce la contracción de los ventrículos, o sístole ventricular. Nódulo senoauricular Aurícula izquierda Aurícula derecha Ventrículo izquierdo Haz de His Nódulo aurículoventricular Algunas enfermedades cardíacas provocan que el corazón pierda el control de su ritmo. En estos casos, se coloca cerca del nódulo aurículoventricular un pequeño aparato electrónico conocido como marcapaso artificial. Éste emite descargas eléctricas que provocan latidos cardíacos normales. Ventrículo derecho Los impulsos eléctricos producidos en los nódulos pueden ser detectados por aparatos denominados electrocardiógrafos y registrados en un papel especial. En los electrocardiogramas o ECG, la onda P se produce cuando las señales eléctricas atraviesan las aurículas; la onda QRS cuando los impulsos circulan por los ventrículos; y la onda T, cuando éstos se relajan. R P T Registro ECG Fase 1 Fase 2 Q Fase 3 S El sistema nervioso también influye en el ritmo cardíaco. Cuando realizamos un ejercicio físico o nos asustamos, los centros de control del cerebro envían impulsos nerviosos al marcapasos y provocan un aumento de la frecuencia cardíaca. Por el contrario, cuando dormimos o estamos tranquilos, los centros de control del cerebro disminuyen la actividad del marcapasos y, por consiguiente, se reduce la frecuencia de los ciclos cardíacos. La fiebre también incrementa el ritmo cardíaco y, cuando la temperatura corporal desciende, también disminuyen los latidos del corazón. 87 actividades experimentales ¿Cómo es un corazón similar al nuestro? Para responder esta pregunta necesitan un corazón de cordero o de cerdo, un cuchillo o cúter, una bandeja o una plancha de telgopor, un trapo y algunas pajitas o palitos de helado. ❚ Tomen el corazón, supongan que es de ustedes y traten de ubicarlo en el lugar que ocuparía en sus cuerpos. Para determinar la posición correcta, pueden usar las imágenes del libro. Arteria Vena Ubiquen el corazón sobre la bandeja y observen su aspecto y forma externa. Localicen las aurículas y los ventrículos con ayuda de las imágenes. Busquen los grandes vasos sanguíneos y observen sus extremos cortados. Determinen si se trata de arterias o de venas y señalen si por esos vasos sale o entra sangre en el corazón. Observen las arterias y las venas coronarias. Ubiquen el corazón como muestra la imagen, apoyen el cuchillo en el vértice del corazón y realicen un corte desde éste hacia el extremo opuesto. Abran el corazón y observen sus cavidades. Observen las paredes musculares de las cavidades y distingan las aurículas de los ventrículos. Localicen las válvulas aurículoventriculares, las cuerdas tendinosas y las válvulas semilunares. Señalen el tabique que separa el corazón en una mitad derecha y una izquierda. Inserten una pajita por la abertura de cada vaso y observen con qué cavidad se comunica. Usen este dato para reconocer y nombrar cada uno de esos vasos sanguíneos. 88 | 3 Circulación de materia Esto decía Harvey… William Harvey (1578-1657) fue un médico inglés, cirujano de los reyes Jacobo I y Carlos I. Descubrió la circulación sanguínea completa. Su vida transcurrió entre grandes éxitos y reconocimientos en Inglaterra y en varios países europeos hasta que estalló la guerra civil y el joven rey Carlos murió decapitado en 1646, ante el asombro del que había sido su médico y amigo. ¿Que quiso decir Harvey con…? Animales fríos o de sangre fría: son aquellos, como los reptiles, los anfibios, los moluscos y los peces, que no mantienen constante su temperatura corporal y por eso al tocarlos siempre parecen fríos. Actividades ❚ ¿Cómo justifica Harvey sus afirmaciones acerca de que el corazón lanza la sangre cuando se contrae? ❚ ¿Qué habrá querido decir Harvey con la expresión “animales que carecen de sangre”? ❚ ¿Por qué creen que se propone la lectura y el comentario de este Lo primero que se observa al abrir el pecho de todos los animales y al cortar la cápsula que envuelve el corazón, es que éste a ratos se mueve y a ratos descansa, es decir que durante un tiempo se mueve y en otro permanece quieto. Este fenómeno es más claro en el corazón de los animales fríos, tales como los sapos, las serpientes, las ranas, los caracoles, los cangrejos, los camarones y todos los peces. En otros animales, como el perro y el cerdo, cuando ya están por morir, el movimiento del corazón se hace más lento y así se puede observar claramente cómo durante la quietud el corazón yace blando, flácido y abatido. Pero durante el movimiento se advierten tres hechos: que el corazón, al moverse, se endereza y se eleva de la punta, de suerte que en el pecho se siente su pulsación; que se contrae en todas sus partes y más hacia los lados, por lo que entonces parece de menor tamaño, y un poco alargado; que tomándolo en la mano se siente duro cuando se contrae y su dureza es como la de los músculos cuando se mueven. Además, en los peces y otros animales fríos he observado que cuando el corazón se contrae su color palidece y que al parar de moverse se toma un color de sangre más oscuro. […] Durante el tiempo en que el corazón se mueve, en realidad se contrae por completo, engruesa sus paredes, se reduce el tamaño de sus cámaras (ventrículos) y es cuando expulsa su contenido, la sangre. Que esto es así lo demuestra la observación que he hecho, al mostrar que si realizo una herida en el corazón que le penetre hasta su cavidad, en cada una de sus pulsaciones lanzará con fuerza hacia fuera la sangre que contiene. Por lo tanto, en contra de lo que es opinión generalizada de que el corazón lanza la sangre cuando se dilata, ocurre en realidad precisamente lo contrario, o sea que el corazón se vacía de sangre mientas se está contrayendo. […] En pro de la verdad consigno aquí también lo que he visto suceder: el corazón de la anguila, los de otros peces y aun los de animales más perfectos, no sólo siguen latiendo después de extirpados y privados de sus aurículas, sino que resulta vano dividirlos en fragmentos, ya que cada uno de éstos se sigue contrayendo y relajando. En un experimento que hice en una paloma después de que su corazón había dejado totalmente de moverse, y ya ni en las aurículas quedaba signo de movimiento, durante cierto tiempo mantuve apoyado sobre el corazón mi dedo caliente y humedecido con saliva. Con esta aplicación de calor vi que tanto el corazón como sus aurículas readquirían fuerzas, recuperaban la vida y se movían contrayéndose y relajándose, como si los hubiera hecho volver de la muerte. También tengo observado que el corazón existe en casi todos los animales, y no tan sólo en los más grandes y sanguíneos, como dice Aristóteles. Hasta en las avispas, los tábanos y las moscas, en la parte más alta de lo que se llama su cola, con ayuda de una lente he visto latiendo el corazón. En los animales que carecen de sangre el corazeon late más lentamette y con escasa fuerza. Xavier Lozoya. El médico del rey decapitado, William Harvey. méxico, Pangea Editores, 1994 (adaptación). 89 Circulación arterial La sangre circula en un circuito cerrado, por eso resulta difícil determinar dónde comienza y dónde finaliza el recorrido. Sin embargo, es posible establecer un lugar y reconocerlo como comienzo para poder comprender el circuito que realiza la sangre en el interior de nuestro cuerpo. Si se supone el origen en la arteria aorta, por este grueso vaso sanguíneo circula sangre oxigenada hacia las demás arterias del cuerpo. Las primeras ramificaciones de la arteria aorta se denominan arterias coronarias, por ellas circula sangre hacia las paredes musculares del corazón. Por las arterias carótidas circula sangre a la cabeza; por las arterias subclavias hacia el hombro y las extremidades superiores; por la arteria mesentérica hacia el intestino y por las arterias ilíacas hacia las extremidades inferiores. Circulación venosa La sangre carboxigenada procedente de la cabeza circula hacia el corazón por las venas yugulares, desde la parte superior del cuerpo por las venas subclavias y la vena cava superior. Este último vaso desemboca en la aurícula derecha. La sangre carboxigenada que circula desde las venas renales (de los riñones), las venas El corazón tiene circulación propia. Los vasos que lo irrigan se denominan arterias y venas coronarias. ilíacas de las extremidades inferiores, las venas hepáticas (del hígado) y otras venas de la región inferior del cuerpo, circula hasta la vena cava inferior, que también desemboca en la aurícula derecha. Actividades ❚ Relean el texto y ubiquen en la imagen los vasos mencionados. Si necesitan ayuda, observen nuevamente las imágenes de las páginas anteriores. ❚ Teniendo en cuenta la localización de los grandes vasos, piensen qué órganos y estructuras irrigan. ❚ Escriban un texto corto explicando el recorrido de un glóbulo rojo desde el pie hasta el corazón. ❚ ¿Cómo hace la sangre venosa para viajar desde las piernas al corazón aun en contra de la gravedad?. Si necesitan ayuda para responder esta pregunta, relean la página 84. ❚ Investiguen acerca de la formación de várices. ¿Qué vasos son los más afectados? ¿Cuáles son las causas y consecuencias de esta patología?. ❚ Podemos decir que la circulación en los seres humanos y los demás mamíferos es vascular y cerrada. En cambio, los insectos tienen una circulación vascular y abierta. Búsquen información que describa estas características y expliquen qué ventajas tiene la circulación de los mamíferos respecto de la de los insectos. 90 | 3 Circulación de materia Con-Texto de la Tecnología Presión sanguínea Se denomina presión sanguínea la fuerza que ejerce la sangre sobre la superficie interna de las arterias. La presión aumenta durante la sístole ventricular y disminuye durante la diástole ventricular. En un adulto, la presión promedio es de 120/70. El número120 representa la presión sanguínea medida en milímetros de mercurio durante la sístole, mientras que el 70 representa la presión sanguínea medida en milímetros de mercurio durante la diástole. Cuando una persona mantiene una presión sanguínea sistólica por debajo de los 100 mmHg, se considera que tiene presión sanguínea baja. Este valor puede no ser preocupante. Por el contrario, si la presión sanguínea sistólica se mantiene por encima de los 140/90, se considera que posee presión sanguínea alta, y la persona es hipertensa. La hipertensión es un tipo de disfunción cardiovascular y es considerada como una de las principales causas de enfermedades cardíacas. Cuanto más elevados sean los valores, mayor es el riesgo de una enfermedad cardiovascular grave. Habitualmente la presión sanguínea se mide con el esfigmomanómetro y un estetoscópio. El primero consiste en un brazalete unido a un manómetro*. El manómetro registra la presión y con el estetoscopio se puede escuchar simultáneamente el flujo sanguíneo. El brazalete del esfigmomanómetro se coloca en la parte superior del brazo y se infla hasta cortar el flujo sanguíneo de la arteria braquial. Se coloca el extremo del estetoscopio por encima de esa arteria y se desinfla lentamente el brazalete hasta que comienza a oírse pulso y al insuflar nuevamente, desaparece. En ese momento, el manómetro indica la presión más alta, que es insuficiente para empujar la sangre por la arteria comprimida. Luego se continúa desinflando el brazalete, hasta que no se oye el sonido del pulso. En ese momento, cuando la sangre comienza a fluir libremente por la arteria, el manómetro señala la presión más baja. La tecnología moderna ha permitido reducir la complejidad de la técnica necesaria para medir la presión. 91 Con-Texto de la Ciencia Notables científicos argentinos Luis Agote (1868-1954) fue un médico argentino que investigó en gran cantidad de hospitales públicos. En el hospital Rawson ideó una técnica para evitar la coagulación sanguínea. En contacto con el aire, la sangre coagula en unos pocos minutos. Agote y Lucio Imaz mezclaron sangre con variadas sustancias con el objeto de controlar la coagulación sanguínea. Ambos encontraron que el citrato de sodio evitaba la formación de coágulos. Este invento hizo posible almacenar sangre durante cierto tiempo, antes de ser utilizada en las transfusiones. En el momento en que comenzaba en Europa la Primera Guerra Mundial, Agote diseñó aparatos para lograr transfusiones sanguíneas simultáneas entre el donante y el receptor. Con el objetivo de ayudar a los miles de víctimas de la contienda, comunicó sus ideas a las embajadas, las instituciones científicas y la prensa. Sin embargo, poco tiempo después, científicos de los Estados Unidos y de Bélgica se atribuyeron la invención de la técnica anticoagulante. Además de representante honorario de la Academia Nacional de Medicina, Agote fue diputado y senador nacional. La primera transfusión sanguínea se realizó en el Hospital Rawson, en noviembre de 1914. René Favaloro (1923-2000) fue un médico argentino, pionero en la cirugía cardiovascular en nuestro país. En Estados Unidos, país donde se radicó durante diez años para perfeccionarse en cardiología, realizó con éxito la primera cirugía directa de revascularización miocárdica o by-pass. Esta técnica consiste en construir puentes entre arterias o venas para remediar la obstrucción de dichos vasos. En 1970, Favaloro fue distinguido con la medalla de oro de la Ohio State Medical Association. También recibió la medalla de oro de la Sociedad Argentina de Cardiología y el doctorado honoris causa de la Universidad de Tel Aviv, en Israel. De nuevo en su país, en 1971 creó la Fundación Favaloro; en 1992 inauguró el Instituto de Cardiología y Cirugía Cardiovascular; y en 1993, la Universidad Favaloro. Publicó cinco libros y aproximadamente 350 trabajos de investigación en su especialidad. El by-pass es una técnica para liberar el interior de las arterias de depósitos de grasa (ateromas). El restablecimiento del flujo sanguíneo se logra colocando un “puente” o pequeña porción de un vaso no afectado, por ejemplo de la vena safena. 92 | 3 Circulación de materia Foto que Agote regaló a su nieto en 1950. Es un documento de la primera transfusión sanguínea que se realizó en la Argentina. By-pass Arteria lesionada Sistema linfático ¿Cómo se distribuyen los nutrientes en el organismo? Como han estudiado en el capítulo anterior, en las vellosidades intestinales se produce la absorción de los nutrientes que ingresan con el alimento. Los aminoácidos y los monosacáridos ingresan en los capilares sanguíneos y desde allí circulan hacia el resto del organismo. En cambio, los ácidos grasos y el glicerol ingresan en los capilares linfáticos o quilíferos y desde allí también recorren todo el interior del cuerpo. El sistema linfático está conformado por una red de conductos o vasos linfáticos, de estructura similar a la de las venas. Los más delgados se parecen a los capilares sanguíneos y se denominan capilares linfáticos. Capilares sanguíneos Conducto linfático derecho Los capilares linfáticos no forman una red contínua como los capilares sanguíneos porque uno de sus extremos está libre y cerrado. A través de sus paredes ingresan agua y otros materiales. Capilares linfáticos Conducto torácico izquierdo Por el sistema linfático circula un fluido transparente denominado linfa. En su recorrido atraviesa estructuras denominadas ganglios o nódulos linfáticos. La contracción de los músculos del cuerpo moviliza este fluido por el interior de los vasos linfáticos, que poseen válvulas que impiden su retroceso. La linfa circula desde los capilares linfáticos hacia vasos de mayor diámetro. Este fluido se mezcla con la sangre al llegar al conducto torácico, que recoge la linfa proveniente del lado izquierdo del organismo, y al conducto linfático derecho, que recoge la linfa proveniente de la mitad derecha del cuerpo. El sistema linfático también interviene en la defensa del organismo contra agentes extraños, como bacterias y virus. En los ganglios linfáticos se retienen microorganismos, partículas extrañas y células muertas de la circulación. Si bien hay ganglios linfáticos distri- Cadena de ganglios buidos en todo el cuerpo, la mayoría se localiza en la zona del cuello, las axilas y las ingles. 93 Circulación de los gases El cuerpo humano en reposo requiere de unos 250 mililitros de oxígeno por minuto, es decir, unos 300 litros cada 24 horas. Esta demanda aumenta entre 10 y 15 veces si se realiza un ejercicio físico. La sangre de un ser humano en reposo circula a razón de 5 litros por minuto y abastece de oxígeno a todas las células del cuerpo. La hemoglobina que contienen los glóbulos rojos captura el 97% del oxígeno que proviene de los alvéolos pulmonares. El oxígeno se une a los iones hierro que contiene la molécula de hemoglobina (Hb) y conforman la oxihemoglobina (HbO2). El 3% del oxígeno se transporta disuelto en el plasma sanguíneo. En los pulmones, 100 mililitros de sangre pueden transportar aproximadamente 20 mililitros de oxígeno. hemoglobina + oxígeno oxihemoglobina Hb + O2 HbO2 La hemoglobina tiene la capacidad Cadenas alfa y beta que forman la globina. Grupo hemo de incorporar y liberar el oxígeno de su molécula. Por eso las flechas de la ecuación indican que la reacción es reversible, es decir que puede producirse en ambas A medida que la sangre circula por los vasos sanguíneos, varía el color de los glóbulos rojos. La hemoglobina que contienen los eritrocitos incorpora oxígeno cuando la sangre circula por los pulmones, por eso el fluido se hace rojo claro y brillante. En cambio, cuando la sangre circula por el resto del cuerpo, la hemoglobina pierde el oxígeno, y por eso el fluido se torna oscuro y sin brillo. direcciones. La reacción que ocurre en los capilares de los alvéolos está representada por la ecuación cuya flecha indica la formación de oxihemoglobina. En cambio, la reacción que ocurre en el resto del organismo está representada por la ecuación cuya flecha En una imagen computarizada de la hemoglobina se pueden distinguir los componentes más importantes. señala la formación de hemoglobina. Parte del dióxido de carbono que ingresa a los alvéolos desde la sangre también es transportada por la hemoglobina. Sin embargo, la unión entre la molécula de hemoglobina y la de dióxido de carbono es muy débil. Este fenómeno produce una reacción fácilmente reversible. hemoglobina Hb Actividades ❚ ¿Qué diferencia tendrá la composición del fluído si la estructura picadora del mosquito atraviesa un capilar arterial o un capilar venoso? + dióxido de carbono carboxihemoglobina + CO2 HbCO2 Otra parte del dióxido de carbono circula disuelto en el plasma sanguíneo, y un porcentaje mucho mayor que el anterior es transportado por los glóbulos rojos, sin combinarse con la hemoglobina. La oxihemoglobina tiene color rojo fuerte y brillante y torna a la sangre de un color rojo intenso. La carboxihemoglobina, en cambio, tiene color púrpura y torna a la sangre de un color rojo más oscuro. Estas características permiten distinguir si la sangre se dirige hacia los pulmones o regresa de ellos. 94 | 3 Circulación de materia Actividades Síntesis de la estructura y dinámica del sistema circulatorio La estructura del sistema circulatorio y los procesos en los que interviene pueden ser resumidos en un esquema como el siguiente: ❚ Escriban un texto que relacione los conceptos usados en el esquema. Sistema circulatorio Composición Vasos sanguíneos Dinámica Corazón Circulación de nutrien•tes Circulación de desechos Desequilibrio del sistema circulatorio Aterosclerosis Aterosclerosis es la pérdida de elasticidad en las paredes arteriales. En esta disfunción del sistema circulatorio, los lípidos (fundamentalmente colesterol) se depositan en las paredes arteriales. El calcio que se encuentra en la sangre comienza a depositarse en estas zonas formando una placa de consistencia dura, conocida como placa de ateroma. A medida que se forma esta placa, las arterias pierden su capacidad de estirarse cuando les llega sangre y se tapan progresivamente. El diámetro de la arteria se estrecha con el paso del tiempo y esto provoca que cada vez pase menos sangre a través de ella. Como consecuencia, el cuerpo padece de una insuficiencia sanguínea y recibe menos oxígeno. Infarto de miocardio Cuando una arteria coronaria se obstruye por completo, el músculo cardíaco queda sin aporte sanguíneo y esto provoca la muerte de la región afectada en pocos minutos. La gravedad de un infarto del miocardio depende de la dimensión de la región que quedó sin oxígeno. La zona muerta cicatriza pero carece de capacidad de contracción. Por eso el corazón se debilita de manera permanente y su capacidad disminuye. Accidentes cerebro-vasculares Cuando las arterias cerebrales se rompen a causa del endurecimiento de sus paredes, se produce un Accidente Cerebro-Vascular (ACV) que consiste en la pérdida de la función cerebral en la zona que haya quedado desprovista de oxígeno y nutrientes. La aterosclerosis puede causar la formación de trombos o coágulos internos en las arterias enfermas. Esas estructuras pueden desprenderse de la pared de la arteria y desplazarse por el sistema circulatorio. Cuando los trombos errantes o émbolos obstruyen la circulación de un órgano vital, se produce una embolia y puede tener consecuencias graves. Si los émbolos llegan al corazón y obstruyen en forma total o parcial el flujo de sangre de una arteria coronaria, provocan una trombosis coronaria. Todas las enfermedades que se han descrito hasta aquí pueden prevenirse. Una de las formas es a través de una dieta sana, pobre en sal y en grasas. El cigarrillo aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares, como así también son El ejercicio físico y la dieta variada son imprescindibles a la hora de prevenir la formación de ateromas. perjudiciales el sedentarismo y el estrés. 95 Comprender e integrar 1. Lean las preguntas de apertura del capítulo 3 e intenten responderlas con lo que aprendieron. 2. Un viaje por el sistema circulatorio Supongan que fuera posible seguir el recorrido de un glóbulo rojo a través del sistema circulatorio. Para comprender el circuito que realiza y los procesos que en él ocurren, lean el siguiente texto y localicen los lugares descritos en la imagen correspondiente. El glóbulo rojo elegido forma parte de la sangre carboxigenada que sale del corazón a través de la arteria pulmonar. Cuando llega a uno de los alvéolos pulmonares, ese glóbulo rojo se carga con oxígeno y libera allí dióxido de carbono. Ese intercambio gaseoso entre la sangre del capilar y el aire del alvéolo se denomina hematosis. El eritrocito sale de los pulmones con la sangre que circula por las venas pulmonares hacia la aurícula izquierda. El circuito descrito hasta aquí se denomina circuito menor o circulación pulmonar. El glóbulo rojo pasa al ventrículo izquierdo y desde allí abandona el corazón a través de la arteria aorta. Desde este grueso vaso, junto con la sangre circula por conductos de diámetro cada vez menor. A medida que circula los capilares de cualquier región del cuerpo, el eritrocito cede el oxígeno que contenía y se carga de dióxido de carbono. Este segundo tipo de intercambio de gases se denomina intercambio gaseoso a nivel tisular o celular. La sangre carboxigenada regresa al corazón a través de las venas cavas y con ella el glóbulo rojo elegido. El recorrido “finaliza” en el lugar donde “comenzó”, en la aurícula derecha. El circuito descrito se denomina circuito mayor o circulación sistémica. Pulmón Corazón Corazón Cuerpo 3. ¿Cómo se toma el pulso? Coloquen las yemas de sus dedos sobre la arteria radial de la muñeca de un compañero, como indica la imagen. - ¿Qué sienten en la yema de los dedos? - Cuenten la cantidad de pulsos durante un minuto. - Pídanle al compañero que corra en el patio durante dos minutos y vuelvan a contar la cantidad de pulsaciones por minuto. - ¿Qué relación pueden establecer entre la situación de reposo, la de actividad y el número de pulsaciones en cada caso? El pulso es el resultado de la expansión de las arterias. Cuando el ventrículo izquierdo envía la sangre hacia la arteria aorta, ésta 96 | 3 Circulación de materia se dilata. La expansión de la aorta se desplaza por las demás arterias como si fuera una onda. Al pasar la onda del pulso, la arteria recupera su diámetro anterior. Cada vez que el corazón entra en sístole ventricular se inicia una onda de expansión y por eso el número de pulsaciones por minuto es igual al número de latidos que el corazón realiza en ese lapso.
