Regulación del medio
químicoCapítulo 43. Homeostasis I: excreción y balance de agua
Regulación del medio químico
Los animales contienen aproximadamente un 70% agua. Alrededor de dos tercios de esta agua se encuentra dentro de las células §; el tercio restante se encuentra en el líquido extracelular que rodea, baña y nutre a las células. Así, el fluido extracelular es para las células del cuerpo de un animal como el mar para los organismos unicelulares. La regulación de la composición del plasma es un factor clave en el mantenimiento del medio químico en todo el cuerpo de un vertebrado.
Esta función, que en los vertebrados es llevada a cabo primariamente por los riñones, implica:
- la excreción de productos de desecho tóxicos, especialmente los compuestos nitrogenados producidos por la degradación de los aminoácidos §,
- el control de los niveles de iones § y otros solutos en los fluidos corporales y
- el mantenimiento del balance hídrico.
La sangre puede funcionar como un eficiente medio de suministros y de "limpieza" debido a que los desechos celulares continuamente son eliminados de ella por medio de la excreción §. La excreción de sustancias desde el torrente sanguíneo es un proceso muy selectivo de control, análisis, selección y rechazo.
En muchos invertebrados y en todos los vertebrados, la composición de la sangre y, por lo tanto, del medio químico interno, es regulada en gran medida por órganos excretores especiales. Estos órganos incluyen los protenefridios de las planarias, los metanefridios de los moluscos y anélidos, los túbulos de Malpighi de los insectos y los riñones de los vertebrados. Sin embargo, los procesos de secreción y reabsorción selectiva que se desarrollan en los tubos excretores son comunes a todos ellos: excepto en la etapa inicial del proceso.
Los animales que viven en agua salada, agua dulce y ambientes terrestres mantienen la composición de los fluidos corporales por diferentes mecanismos. Los animales terrestres generalmente necesitan conservar agua.
Degradación de los aminoácidos.
a) El primer paso en la degradación de los aminoácidos es la desaminación, es decir, la eliminación del grupo amino. Los productos de reacción son el amoníaco y un esqueleto de carbono que puede ser, a su vez, degradado y proporcionar así energía o ser convertido en azúcar o grasa. b) A partir del amoníaco, se produce urea en los mamíferos y ácido úrico §en las aves, reptiles terrestres e insectos.
Los principales productos metabólicos de desecho que vierten las células al torrente sanguíneo son dióxido de carbono y compuestos nitrogenados, en particular amoníaco producidos por la degradación de aminoácidos. El dióxido de carbono difunde desde el interior del cuerpo hacia el medio externo a través de las superficies respiratorias. En los animales acuáticos simples, el amoníaco también pasa por difusión desde el cuerpo hacia el agua circundante. El amoníaco es altamente tóxico, aun en bajas concentraciones y en animales acuáticos más complejos -y en todos los animales terrestres- no es posible la difusión rápida de amoníaco desde las células al medio externo.
Existe un mecanismo por el que esta sustancia es convertida en alguna sustancia no tóxica que puede ser transportada en forma segura dentro del cuerpo hasta los órganos de excreción.
Todas las aves, reptiles terrestres e insectos convierten sus desechos nitrogenados en cristales o sales de ácido úrico, un producto que necesita muy poco agua para ser excretado. En los mamíferos, el amoníaco resultante del procesamiento de los desechos nitrogenados se convierte rápidamente en el hígado en urea que difunde al torrente sanguíneo.
La urea es un compuesto relativamente no tóxico que es llevado luego a los riñones. Sin embargo, a diferencia del ácido úrico, tiene que disolverse en cierta cantidad de agua antes de su excreción.
La excreción es un proceso altamente selectivo. Aunque los riñones tienen una función excretora, es más correcto considerarlos órganos reguladores. La regulación química no sólo implica la retención de moléculas de nutrientes tales como la glucosa y los aminoácidos, sino también el mantenimiento de concentraciones cuidadosamente controladas de los iones. Iones tales como el Na+, K+, H+, Mg2+, Ca2+ y HCO3- desempeñan papeles vitales en el mantenimiento de la estructura de las proteínas §, de la permeabilidad de la membrana plasmática y del pH sanguíneo, así como en la propagación del impulso nervioso § y en la contracción de los músculos.
