1º Bachillerato Biología, Geología y Ciencias Ambientales
Lección 31 · E · Fisiología e histología animal
Circulación y excreción: el circuito y la nefrona
1º Bachillerato Biología, Geología y Ciencias Ambientales · CyL Decreto 40/2022 · bloque E
Objetivos
Distinguir circulación abierta y cerrada, simple y doble, completa e incompleta, con el matiz de los cocodrilos frente al resto de reptiles.
Relacionar amoníaco, urea y ácido úrico con la toxicidad y el agua disponible, no con una escala de perfección.
Describir la nefrona como filtración, reabsorción y secreción, y no llamar orina al filtrado.
Explicación
Lo que el intestino absorbe y lo que el pulmón o la branquia cruzan no sirve si no se reparte, y lo que las células vierten no puede acumularse. Circulación y excreción cierran la nutrición. El error típico es una tabla de cuatro casillas —pez, anfibio, reptil, mamífero— donde «reptil» significa una sola cosa. No lo es.
Abierta o cerrada, simple o doble, completa o incompleta
En la circulación abierta la hemolinfa sale de vasos a un hemocele y baña los órganos. Es la de artrópodos y de la mayoría de los moluscos. La presión es baja. En la cerrada la sangre no abandona el circuito de vasos. Anélidos, cefalópodos y vertebrados. Cerrada no implica doble: el pez es cerrada y simple.
Simple quiere decir un solo circuito. En el pez el corazón, de dos cámaras, empuja sangre desoxigenada a las branquias; allí se oxigena y sigue hacia el cuerpo sin volver a un segundo ventrículo. El corazón no ve sangre oxigenada. La presión que se gastó en la branquia es la que le queda al resto: no hay una bomba exclusiva para el cuerpo.
Doble separa circuito pulmonar y circuito sistémico. El corazón tiene dos aurículas. Si el ventrículo es uno y la sangre se mezcla, la doble es incompleta. Si hay dos ventrículos y no hay mezcla, es completa: aves y mamíferos. Completa permite dos presiones: baja en el pulmón, alta en el cuerpo. El ave no es un mamífero con plumas; llega a las cuatro cámaras por su lado. El mamífero tampoco «desciende del corazón del ave».
Pez, anfibio, y el reptil que no es uno solo
Pez. Cerrada, simple, corazón de dos cámaras. Branquia en serie con el cuerpo.
Anfibio adulto. Doble e incompleta: dos aurículas y un ventrículo. Hay mezcla, aunque el tiempo de entrada y unos repliegues reducen el desastre. Además la piel oxigena, así que «mezcla» no significa que el tejido se quede sin oxígeno. La larva con branquias es otro circuito: no describas al renacuajo con el corazón del adulto y des por terminado.
Reptiles. La frase de manual «tres cámaras, incompleta» vale como aproximación para muchos lagartos, serpientes y tortugas, que tienen un tabique ventricular parcial. No vale para los cocodrilos: su corazón es de cuatro cámaras y, además, pueden desviar sangre entre los circuitos (el foramen de Panizza y las salidas ventriculares lo permiten) cuando bucean o cuando no les conviene perfundir el pulmón. Decir «todos los reptiles mezclan siempre, como un anfibio» es falso. Las aves, que son el linaje reptiliano volador si se mira la filogenia, tienen separación completa y no mezclan: en esta asignatura, cuando decimos reptil en la tabla clásica, hay que avisar de los cocodrilos y no meter al ave en la casilla incompleta.
Mamífero. Doble y completa. El lado derecho es bomba pulmonar; el izquierdo, sistémica. No hay mezcla en un corazón sano.
Amoníaco, urea, ácido úrico
El nitrógeno de los aminoácidos, si se oxida el esqueleto carbonado, hay que expulsarlo. Tres soluciones, y el criterio es agua y toxicidad, no un ranking moral.
Amoníaco. Barato de producir y muy tóxico. Hace falta mucha agua para diluirlo. Animales amoniotélicos: muchos invertebrados acuáticos y la mayoría de los peces óseos. Un pez de río puede permitírselo; un huevo cerrado en el desierto, no.
Urea. Menos tóxica, cuesta ATP (ciclo de la urea en el hígado). Se concentra en el riñón y se expulsa con una orina que aún lleva agua. Ureotélicos: mamíferos, anfibios adultos, peces cartilaginosos. El renacuajo, en agua, puede ser amoniotélico y el adulto pasar a urea: el mismo animal cambia de estrategia con el medio.
Ácido úrico. Casi insoluble, se expulsa como pasta con muy poca agua. Cuesta más energía que la urea. Uricotélicos: aves, la mayoría de los reptiles, insectos. Encaja con el huevo de cáscara: el embrión no puede lavar amoníaco al exterior, y el ácido úrico se almacena sin envenenarlo. Un cocodrilo acuático no está obligado a la misma economía de agua que una lagartija; la tabla «reptil = ácido úrico» es la tendencia, no una ley sin excepciones de hábitat.
La nefrona: filtrar no es hacer orina
En el riñón de mamífero la nefrona hace tres cosas, y la orina es el resultado de las tres, no el líquido del primer paso.
Filtración. En el glomérulo, la presión hidrostática empuja agua y solutos pequeños a la cápsula de Bowman. Pasan iones, glucosa, aminoácidos, urea. No pasan, en condiciones normales, células ni proteínas grandes. No es selectiva por «lo útil»: es selectiva por tamaño. El filtrado no es orina.
Reabsorción. El túbulo devuelve a la sangre casi toda el agua, la glucosa, los aminoácidos y la sal que hacen falta. Gran parte ocurre en el túbulo proximal. Más adelante, la hormona antidiurética decide cuánta agua se recupera en el colector. Si la reabsorción de glucosa se satura, la glucosa aparece en la orina: no porque el filtro «elija mal», sino porque el túbulo no da abasto.
Secreción. Del capilar al túbulo, en sentido contrario a la reabsorción, entran hidrogeniones, potasio y algunos fármacos. Sirve para ajustar el pH y para expulsar lo que el filtro no había colado en cantidad suficiente.
Orina = filtrado − reabsorbido + secretado. Decir que el riñón «filtra la orina» salta los dos pasos que convierten un filtrado enorme en un volumen pequeño y de composición distinta.
Glosas de esta lección
Abierta y cerrada. Hemolinfa en el hemocele, o sangre que no sale de los vasos. Cerrada no implica doble.
Simple. Un circuito. El corazón del pez solo bombea hacia la branquia.
Doble incompleta. Dos circuitos con mezcla ventricular. Anfibios y muchos reptiles, no los cocodrilos.
Doble completa. Dos ventrículos, sin mezcla, dos presiones. Aves y mamíferos.
Amoniotélico, ureotélico, uricotélico. Nitrógeno como amoníaco, urea o ácido úrico. Deciden agua y toxicidad.
Filtración glomerular. Paso por tamaño, empujado por la presión. El producto no es orina.
Reabsorción y secreción. Túbulo hacia la sangre, y sangre hacia el túbulo. Las dos corrigen el filtrado.
Ejemplo resuelto
Enunciado. «El pez tiene circulación doble porque el agua pasa y la sangre pasa. El lagarto y el cocodrilo mezclan la sangre igual que la rana. La gaviota orina amoníaco como el bacalao, para ahorrar. En el riñón se filtra la orina y por eso no hay glucosa: el glomérulo la reconoce y no la deja pasar.»
Pez. Simple y cerrada. Que el agua vaya por la branquia no crea un segundo ventrículo. La sangre oxigenada no vuelve al corazón antes del cuerpo.
Reptiles. El lagarto típico: tabique incompleto, doble incompleta, con matices de flujo. El cocodrilo: cuatro cámaras y posibilidad de shunt. La rana mezcla en un ventrículo único y además usa la piel. Meter los tres en la misma casilla borra el shunt y borra la piel.
Nitrógeno. El bacalao, pez óseo, va por amoníaco, con agua de sobra. La gaviota, ave, va por ácido úrico, pasta, poca agua, compatible con el huevo y con no cargar peso líquido. Ahorra agua la gaviota, no el bacalao. El mamífero queda en medio, con urea. Un dato de ejemplo, no una medida de laboratorio: imagina que el embrión de un huevo cerrado no tiene un río donde diluir amoníaco; la forma química es la que se puede guardar.
Glucosa. Sí se filtra. La reabsorción proximal la devuelve. Si aparece en la orina, el túbulo se saturó o está dañado; el glomérulo no «la reconoció». La orina es el balance de tres procesos.
Escribe el razonamiento completo antes de abrir. El lienzo es para dibujar el esquema de esta lección, no para decorar.
¿Por qué el corazón del pez no puede mantener en el cuerpo la misma presión que acaba de imprimir a la sangre?
Respuesta: Porque el circuito es simple: la sangre pasa por la branquia antes de llegar al cuerpo, y allí se disipa presión. No hay un ventrículo izquierdo que vuelva a bombear la sangre ya oxigenada. Doble y completa, en ave y mamífero, existe precisamente para separar esas dos presiones.
Por qué: Llamar doble al pez porque «hay agua y hay sangre» confunde el medio respiratorio con la arquitectura del corazón. Sin el segundo ventrículo no hay segunda bomba.
Un cocodrilo buceando y una rana en la orilla. Los dos se describen a veces como «circulación incompleta de vertebrado inferior». ¿Qué hay de falso?
Respuesta: La rana tiene un ventrículo y mezcla, y además oxigena por la piel. El cocodrilo tiene cuatro cámaras y puede desviar el flujo a propósito cuando el pulmón no está ventilando. No es el mismo corazón ni el mismo uso de la mezcla. El ave, además, separa del todo.
Por qué: La tabla de cuatro filas enseña un esquema y esconde el shunt y la piel. El matiz no es un adorno: cambia qué sangre llega al tejido durante una apnea.
La glucosa está en el filtrado glomerular y no, normalmente, en la orina. ¿Qué proceso falta en la frase «el riñón filtra la orina»?
Respuesta: Falta la reabsorción, que devuelve la glucosa, y también la secreción, que añade lo que el filtro no puso. La orina es filtrado menos reabsorbido más secretado. El glomérulo selecciona por tamaño, no por utilidad: la glucosa sí pasa.
Por qué: Si el filtro «no dejara pasar lo útil», no haría falta un túbulo. El túbulo es el que convierte un filtrado masivo en orina, y es donde actúa la hormona antidiurética sobre el agua.
Cierre
El pez es cerrado y simple. El anfibio, doble e incompleto, con piel. Muchos reptiles mezclan en un tabique parcial; el cocodrilo tiene cuatro cámaras y puede desviar; ave y mamífero no mezclan. Amoníaco, urea o ácido úrico según agua y toxicidad. Orina = filtrado − reabsorbido + secretado.
Reto
Tres corazones y una ecuación de orina
Compara en cinco líneas el circuito del pez, el del anfibio y el del cocodrilo, y di dónde está la mezcla y dónde puede haber un desvío sin mezcla obligatoria. Después elige amoníaco o ácido úrico y justifica el agua, no la «superioridad». Cierra con la ecuación verbal de la orina. En el lienzo, tres corazones esquemáticos, no cuatro cajas iguales.