Biología para Mayores II

Vacuolas contráctiles en microorganismos

Figura 1. Algunos organismos unicelulares, como la ameba, ingieren el alimento por endocitosis. La vesícula alimentaria se fusiona con un lisosoma, que digiere el alimento. Los residuos se excretan por exocitosis.

La característica más fundamental de la vida es la presencia de una célula. En otras palabras, una célula es la unidad funcional más simple de la vida. Las bacterias son organismos unicelulares y procariotas que tienen algunos de los procesos vitales menos complejos; sin embargo, los procariotas como las bacterias no contienen vacuolas unidas a la membrana. Las células de microorganismos como las bacterias, los protozoos y los hongos están unidas por membranas celulares y las utilizan para interactuar con el entorno. Algunas células, incluidos algunos leucocitos en los seres humanos, son capaces de engullir alimentos mediante endocitosis, es decir, la formación de vesículas por involución de la membrana celular dentro de las células. Las mismas vesículas son capaces de interactuar e intercambiar metabolitos con el entorno intracelular. En algunos organismos eucariotas unicelulares como la ameba, mostrada en la figura 1, los desechos celulares y el exceso de agua se excretan por exocitosis, cuando las vacuolas contráctiles se fusionan con la membrana celular y expulsan los desechos al medio ambiente. Las vacuolas contráctiles (VC) no deben confundirse con las vacuolas, que almacenan alimentos o agua.

Células de llama de las planarias y nefridios de los gusanos

A medida que los sistemas multicelulares evolucionaron para tener sistemas de órganos que dividían las necesidades metabólicas del cuerpo, los órganos individuales evolucionaron para realizar la función excretora. Las planarias son gusanos planos que viven en agua dulce. Su sistema excretor consta de dos túbulos conectados a un sistema de conductos muy ramificado. Las células de los túbulos se denominan células de llama (o protonefridios) porque tienen un grupo de cilios que parece una llama parpadeante cuando se observa al microscopio, como se ilustra en la figura 2a. Los cilios impulsan la materia de desecho por los túbulos y la expulsan del organismo a través de los poros excretores que se abren en la superficie del cuerpo; los cilios también extraen agua del líquido intersticial, lo que permite su filtración. Cualquier metabolito valioso se recupera por reabsorción. Las células de la llama se encuentran en los platelmintos, incluidas las tenias parásitas y las planarias de vida libre. También mantienen el equilibrio osmótico del organismo.

Los gusanos terrestres (anélidos) tienen estructuras excretoras ligeramente más evolucionadas llamadas nefridios, ilustradas en la figura 2b. Un par de nefridios está presente en cada segmento de la lombriz de tierra. Son similares a las células de la llama en el sentido de que tienen un túbulo con cilios. La excreción se produce a través de un poro llamado nefridioporo. Son más evolucionadas que las células de llama en el sentido de que tienen un sistema de reabsorción tubular por una red capilar antes de la excreción.

Figura 2. En el sistema excretor de la (a) planaria, los cilios de las células de la llama impulsan los desechos a través de un túbulo formado por una célula tubular. Los túbulos están conectados en estructuras ramificadas que conducen a los poros situados a lo largo de los lados del cuerpo. El filtrado se secreta a través de estos poros. En (b) los anélidos, como las lombrices de tierra, los nefridios filtran el líquido del celoma, o cavidad corporal. Los cilios que laten en la abertura del nefridio extraen el agua del celoma hacia un túbulo. A medida que el filtrado pasa por los túbulos, los nutrientes y otros solutos son reabsorbidos por los capilares. El líquido filtrado que contiene desechos nitrogenados y de otro tipo se almacena en una vejiga y luego se secreta a través de un poro en el lateral del cuerpo.

Túbulos malpighianos de los insectos

Los túbulos malpighianos se encuentran recubriendo el intestino de algunas especies de artrópodos, como la abeja ilustrada en la figura 3.

Figura 3. Los túbulos de Malpighian de los insectos y otros artrópodos terrestres eliminan los desechos nitrogenados y otros solutos de la hemolinfa. Los iones Na+ y/o K+ son transportados activamente al lumen de los túbulos. A continuación, el agua entra en los túbulos por ósmosis, formando la orina. La orina pasa por el intestino y llega al recto. Allí, los nutrientes vuelven a difundirse en la hemolinfa. Los iones Na+ y/o K+ son bombeados a la hemolinfa, y el agua les sigue. Los residuos concentrados se excretan entonces.

Suelen encontrarse en pares y el número de túbulos varía según la especie de insecto. Los túbulos de Malpighian son convolutos, lo que aumenta su superficie, y están revestidos de microvellosidades para la reabsorción y el mantenimiento del equilibrio osmótico. Los túbulos de Malpighian trabajan en cooperación con glándulas especializadas en la pared del recto. Los fluidos corporales no se filtran como en el caso de los nefridios; la orina se produce mediante mecanismos de secreción tubular por parte de las células que recubren los túbulos de Malpighian que están bañados en hemolinfa (una mezcla de sangre y líquido intersticial que se encuentra en los insectos y otros artrópodos, así como en la mayoría de los moluscos). Los desechos metabólicos, como el ácido úrico, se difunden libremente en los túbulos. Los túbulos están recubiertos de bombas de intercambio que transportan activamente los iones H+ hacia la célula y los iones K+ o Na+ hacia fuera; el agua les sigue pasivamente para formar la orina. La secreción de iones altera la presión osmótica que atrae agua, electrolitos y residuos nitrogenados (ácido úrico) hacia los túbulos. El agua y los electrolitos se reabsorben cuando estos organismos se enfrentan a entornos con poca agua, y el ácido úrico se excreta en forma de pasta o polvo espeso. El hecho de no disolver los desechos en el agua ayuda a estos organismos a conservar el agua; esto es especialmente importante para la vida en entornos secos.

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