domingo, 13 de octubre de 2019

El aparato circulatorio en vertebrados e invertebrados


El aparato circulatorio es un sistema de conductos relacionados con los órganos digestivos, respiratorios y excretores, encargado de suministrar a cada célula las sustancias que necesita para su funcionamiento.

Aparato circulatorio y biologia

En los animales con respiración directa y digestión intracelular, cada célula puede obtener sus nutrientes de una forma directa o a través de procesos de difusión de las células que la rodean. Esto ocurre en organismos unicelulares, como los protozoos, y en otros pluricelulares sencillos, como las esponjas. Sin embargo, en especies más complejas, la simple difusión es insuficiente para poder cubrir de manera eficaz las necesidades celulares. Por ello, en el transcurso de la evolución, se ha desarrollado un sistema de transporte interno que se conoce como aparato o sistema circulatorio. Su misión es recoger los nutrientes absorbidos durante la digestión de los alimentos, captar por otro lado el oxígeno de las superficies respiratorias y llevar a cabo la distribución de este gas fundamental para la vida. Otra de sus funciones, no menos importante, es la conducción de los residuos del metabolismo de las células hasta los órganos excretores encargados de eliminarlos.

Como norma general, todo sistema circulatorio consta de una serie de tubos o vasos sanguíneos y de un órgano impulsor -el corazón-, por donde circula un líquido encargado del transporte de todas las sustancias, la sangre, que a su vez se compone de un líquido, el plasma, y un conjunto de células sanguíneas o glóbulos. En el caso de los sistemas circulatorios más primitivos, el líquido circulante se mezcla con el intersticial, lo que permite hablar de un único compuesto, denominado hemolinfa.

- Tipos de sistemas circulatorios: abierto y cerrado


Se pueden diferenciar dos tipos de sistemas circulatorios: abierto y cerrado.

+ Sistema circulatorio abierto


El sistema circulatorio abierto se caracteriza porque los tubos no forman un circuito completo cerrado, sino que la sangre se vierte en una cavidad del cuerpo, denominada hemoceloma. La sangre empapa directamente esta estructura y luego regresa al corazón. Este tipo de aparato circulatorio es común en artrópodos y moluscos. En los artrópodos, el corazón se constituye como un engrosamiento del tubo dorsal, que en el caso de los insectos se denomina corazón tubular. El corazón de los insectos presenta una serie de dilataciones, llamadas ventrículos, con unos orificios u ostíolos para la entrada de la hemolinfa y un vaso para la salida. En estos animales, la hemolinfa no transporta oxígeno, pues a través de la respiración traqueal el gas llega directamente a todas las células. El corazón de los moluscos, situado también dorsalmente, posee una o dos aurículas que reciben sangre arterial cargada de oxígeno, procedente de los órganos respiratorios, y una tercera cámara o ventrículo que se prolonga hasta desembocar en el hemoceloma.

+ Sistema circulatorio cerrado


El sistema circulatorio cerrado, el más común y eficaz, se caracteriza porque la sangre siempre circula en el interior de los vasos. En él, la sangre realiza la transferencia de nutrientes a través de los capitales. Poseen este tipo de aparato los invertebrados, como los anélidos. Estos animales cuentan con un vaso dorsal y otro ventral, unidos por otros en forma de arco. Algunos de estos vasos pueden contraerse, provocando el impulso de la sangre para permitir su circulación. En los vertebrados, el esfuerzo que hace circular la sangre es muy grande, por lo que han desarrollado un órgano especializado para ello, el corazón. El corazón presenta una serie de compartimentos o cámaras; en los organismos más sencillos existen, al menos, una aurícula receptora de sangre y un ventrículo impulsor. El corazón actúa como una bomba con un ciclo de contracción denominado latido cardiaco, que consta de tres fases: una contracción de la aurícula o sístole auricular -la sangre pasa de esta cámara al ventrículo-, una contracción del ventrículo o sístole ventricular -la sangre es impulsada por las arterias hacia todo el cuerpo- y una relajación o diástole, que permite de nuevo la entrada de sangre para reiniciar el ciclo.

- Sistema circulatorio en vertebrados


Según su grado de diferenciación, en los vertebrados cabe distinguir entre una circulación simple y una circulación doble. La primera es característica de los peces. En este caso, la sangre recorre el circuito entero pasando una sola vez por el corazón, que se presenta dividido en un seno venoso, una aurícula y un ventrículo. La sangre sale del corazón, llega a las branquias -donde se oxigena-, se reparte por todo el cuerpo y regresa al corazón a través de las venas. La circulación doble está presente en todos los vertebrados terrestres: la sangre, para poder alcanzar todas las partes del sistema, pasa dos veces por el corazón. En el circuito menor, es impulsada por el corazón, va hacia los pulmones, donde se oxigena, y de nuevo regresa al órgano impulsor, desde donde es nuevamente proyectada, para poder distribuir adecuadamente el oxígeno a todos los tejidos y para recoger los nutrientes y los residuos resultantes de la digestión. Esta sangre pobre en oxígeno retorna al corazón a través de las venas, en lo que constituye el circuito mayor.

En los anfibios y reptiles la circulación doble es incompleta, pues existen dos aurículas independientes, pero el ventrículo no tiene una tabicación completa. La sangre pobre en oxígeno llega a la aurícula derecha, y la sangre de los pulmones, oxigenada, a la izquierda. A continuación, se produce una mezcla parcial de ambas sangres en el ventrículo; gracias a la presencia de dos ramas arteriales diferenciadas, la mayor parte de la sangre desoxigenada es conducida a los pulmones y la sangre rica en oxígeno, a los tejidos. En las aves y mamíferos, incluido el ser humano, la circulación es doble y completa. Existen cuatro cavidades separadas por válvulas y no hay comunicación entre la parte derecha y la parte izquierda. La sangre desoxigenada llega a la aurícula derecha y parte por la arteria pulmonar hacia los pulmones; a través de las venas pulmonares, la sangre oxigenada de los pulmones entre en la aurícula izquierda y es conducida, iniciando su recorrido por la arteria aorta, hacia todos los tejidos.

- Transporte de oxígeno y dióxido de carbono


En los organismos más sencillos, el oxígeno se transporta disuelto en los fluidos internos. Pero a medida que aumenta la complejidad evolutiva se hace necesaria la presencia de una serie de moléculas, encargadas de este transporte -mucho más eficaz que la simple difusión-, denominadas pigmentos respiratorios. Estas moléculas son capaces de unirse al oxígeno en las zonas donde la concentración es elevada -en las estructuras respiratorias-, y de liberarlo en otras partes, como los tejidos, donde se está consumiendo este gas en los procesos de respiración celular, y donde la concentración, por tanto, es baja. Todos los pigmentos respiratorios son cromoproteínas, es decir, proteínas unidas a un ion metálico.

Los anélidos poseen un pigmento de color verde, denominado clorocruonina; en los moluscos y crustáceos se puede encontrar un pigmento de color azul, la hemocianina. De los pigmentos respiratorios, el más importante es la hemoglobina, que presenta la máxima capacidad de transporte del oxígeno. Es una proteína globular, cuyo grupo prostético es un grupo porfirínico, con una molécula de hierro. Cuando está unida al oxígeno, la hemoglobina adquiere un color rojizo y se denomina oxihemoglobina. En los tejidos, el oxígeno transportado en la sangre por esta molécula es liberado por la menor presión parcial de este gas y la mayor concentración de dióxido de carbono -el descenso en el pH desencadena una menor afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y su consiguiente liberación-. Los animales cuyos requerimientos de oxígeno son muy altos, necesitan un gran número de moléculas de hemoglobina para poder transportar mayor cantidad de moléculas de oxígeno. Esto puede provocar un incremento de la presión osmótica, que en la evolución se ha solucionado a través de dos estrategias. Con la creación de grandes complejos proteicos de alto peso molecular, que no elevan la presión osmótica -pues ésta depende del número y no del tamaño de las moléculas- y transportan una mayor cantidad de oxígeno, o bien a través de otra modalidad, más eficaz y evolucionada, que consiste en la localización de la hemoglobina en células especializadas, los glóbulos rojos o eritrocitos. Estas células carecen en muchos casos de la mayor parte de sus orgánulos y estructuras, pues actúan como auténticos reservorios de hemoglobina, por tanto, de oxígeno.

El dióxido de carbono es mucho más soluble que el oxígeno en la sangre y por ello la mayor parte de este gas se transporta disuelto en el circuito respiratorio. Gracias a la acción de la enzima anhidrasa carbónica, que cataliza la reacción en ambos sentidos, existe un equilibrio entre la formación de ácido carbónico, al reaccionar este gas con el agua, y del ion bicarbonato, y viceversa, lo que permite el intercambio de este gas entre la sangre y las células.

- Regulación de la circulación


La regulación de la circulación de la sangre se realiza a dos niveles: en la contracción y en la circulación en los vasos. Gracias al sistema nervioso se regula el ritmo y fuerza del latido del corazón. A nivel del bulbo raquídeo existen unos centros cardiacos que alteran la contracción, en función de factores como la presión arterial o las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono. La propia presión sanguínea estimula los centros nerviosos que determinan la vasodilatación o la vasoconstricción.

En el hombre, el automatismo del corazón corre a cargo de un conjunto de células especializadas que forman el sistema de Purkinje. Esta estructura se encuentra en las propias paredes del corazón y regula la actividad cardiaca sin necesidad de estímulos de otras zonas del organismo. Por otro lado, también existe una regulación extracardiaca, situada en el bulbo raquídeo. El nervio simpático determina ante algunos estímulos un aumento de la actividad cardiaca, mientras que el nervio vago provoca su descenso.