Respiración Celular

La respiración celular es un conjunto de reacciones metabólicas en las que los nutrientes orgánicos, especialmente la glucosa y los ácidos grasos, son oxidados en presencia de O₂ para formar CO₂ y H₂O. La energía presente en los nutrientes se emplea para sintetizar el ATP, un nucleótido rico en energía, a partir de ADP y fosfato.

Procesos de la Respiración Celular

1. Glucólisis

   Tiene lugar en el citosol, y en ella la glucosa se transforma en ácido pirúvico, que entra en la mitocondria y se transforma en ácido acético.

2. Ciclo de Krebs

   El ácido acético se oxida y se transforma en CO₂. Tiene lugar en la matriz de la mitocondria.

3. Transporte de Electrones

   Los electrones proceden de las oxidaciones del ciclo de Krebs y son llevados hasta el O₂ por la cadena respiratoria. Como consecuencia, se forma H₂O.

4. Fosforilación Oxidativa

   Es el proceso de síntesis de ATP que tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria. Para ello, utiliza la energía liberada en el transporte de los electrones de la cadena respiratoria.

Tipos de Respiración en Organismos

Respiración Cutánea

En la respiración cutánea, la respiración se realiza a través de la superficie corporal húmeda y bajo la cual hay una amplia red de capilares. Es típica de algunos invertebrados como anélidos, oligoquetos, moluscos y artrópodos.

Traqueobranquias

Son órganos respiratorios típicos de muchos insectos acuáticos. Son tubos cerrados en los que el intercambio se hace entre el agua y el aire.

Pulmones de Agua

Son cavidades respiratorias que dependen del aparato digestivo.

Respiración Branquial

Son los órganos más importantes en el medio acuático. Están formadas por prolongaciones de la superficie corporal que pueden presentar formas diversas y que tienen una gran cantidad de vasos sanguíneos. Se distinguen dos tipos de branquias:

• Branquias Externas

  Son características de anélidos poliquetos, de muchos crustáceos y de larvas de peces y anfibios. La ventilación se realiza mediante el movimiento del agua del propio animal.

• Branquias Internas

  Se localizan en el interior del animal y requieren la existencia de un sistema eficaz de ventilación. Ejemplos: moluscos, crustáceos, peces cartilaginosos, peces óseos.

Respiración Traqueal

Presente en la mayoría de los artrópodos terrestres, como los insectos. Las tráqueas son unos tubos reforzados por anillos quitinosos que se abren en la pared del cuerpo por medio de unos orificios llamados espiráculos. Las más finas son las traqueolas, que contienen un líquido en su interior con el que las células intercambian los gases. En muchos insectos, las tráqueas presentan sacos aéreos. La ventilación se lleva a cabo por difusión o movimiento de la pared del cuerpo. En la respiración traqueal, el aparato circulatorio no transporta los gases.

Excreción y Homeostasis

Principales Productos de Excreción

• Agua: Es el más importante en volumen, debido a que es necesario para disolver todo tipo de moléculas.
• Sales Minerales: Su eliminación es necesaria para la homeostasis.
• CO₂: Se elimina en las superficies y órganos respiratorios.
• Pigmentos Biliares: Proceden de la degradación de lípidos.
• Sustancias Nitrogenadas: Amoniaco, urea y ácido úrico.

Clasificación de Animales según Productos de Excreción

Según el tipo de excreción más importante, los animales se clasifican en:

• Amoniotélicos: Su principal producto de excreción es el ion amonio.
• Ureotélicos: Utilizan urea como principal producto de excreción nitrogenado.
• Uricotélicos: Tienen poca disponibilidad de agua y eliminan ácido úrico.

Órganos de Excreción en Invertebrados

• Protonefridios
• Metanefridios
• Glándulas Antenales
• Tubos de Malpighi

Riñón

Presenta una forma externa: la corteza, una zona que es la médula y la pelvis renal, en la que convergen los tubos colectores y forman el uréter.

Nefrona

Está formada por el corpúsculo renal y el túbulo renal.

• El Corpúsculo Renal

  Tiene dos partes: el glomérulo y la cápsula de Bowman.

• El Túbulo Renal

  Es un largo tubo que tiene tres regiones: el túbulo contorneado proximal, el asa de Henle y el túbulo contorneado distal.

Formación de la Orina

• Filtración Glomerular

  La presión sanguínea de los capilares del glomérulo impulsa a salir el agua y otros componentes del plasma, excepto las proteínas.

• Reabsorción

  La mayor parte del líquido filtrado en los glomérulos se reabsorbe hacia la sangre.

• Secreción

  Se produce sobre todo en el túbulo contorneado distal.

Intercambio Gaseoso

El intercambio gaseoso se produce en dos niveles: entre las células y el medio interno que transporta los gases por el cuerpo, y entre este y el medio externo. El intercambio gaseoso se lleva a cabo por difusión debido a los gradientes de concentración y presión parcial. El O₂, más abundante en el medio externo, difunde hacia el medio interno y este a las células, mientras que el CO₂ se difunde desde las células al medio interno y este al medio externo.

Sistema Nervioso

Células Gliales

Las células gliales sirven como soporte estructural y formación de las neuronas, proporcionan los nutrientes necesarios a las neuronas, recogen los residuos metabólicos producidos, sirven de guía a las migraciones neuronales y desempeñan tareas inmunológicas.

Tipos de Células Gliales

• Microglía: Células localizadas en la proximidad de los vasos sanguíneos del SNC y recogen residuos celulares.
• Astrocitos: Contribuyen a regular la concentración de los iones; también se encargan de eliminar microorganismos patógenos y desechos celulares.
• Oligodendrocitos: Son las células gliales mielínicas que recubren los axones de las neuronas del sistema nervioso central.

Células de Schwann

Están formadas exclusivamente por una membrana plasmática rica en una sustancia llamada mielina y muy poco citoplasma. La membrana plasmática se enrolla alrededor del axón formando la vaina de mielina, que presenta discontinuidades llamadas nódulos de Ranvier.

Tipos de Neuronas

• Neuronas Sensitivas: Permiten la transmisión de los mensajes generados en los receptores sensoriales y órganos de los sentidos hacia los centros nerviosos.
• Neuronas Motoras: Llevan los mensajes desde los centros nerviosos hasta los efectores.
• Interneuronas: Forman circuitos que conectan las neuronas aferentes con las neuronas eferentes.

Sistema Nervioso Vegetativo (Autónomo)

Se divide en simpático y parasimpático.

• Sistema Nervioso Simpático

  Se caracteriza porque sus neuronas salen de las zonas torácico-lumbares de la médula, siendo especialmente importantes en las situaciones de emergencia para las que se necesita un aporte extra de energía.

• Sistema Nervioso Parasimpático

  Las neuronas parten de dos zonas distantes del sistema nervioso central: el encéfalo y desde la zona sacra de la médula.

Sistema Nervioso Somático

Está formado por los nervios que unen el sistema nervioso central con los órganos receptores y efectores, y es el responsable de las acciones voluntarias.

La Neurona Activada (Potencial de Acción)

Cuando llega un estímulo apropiado a la neurona, la membrana se vuelve permeable y el Na⁺ entra de manera masiva. La entrada del Na⁺ cambia la polaridad de la membrana, de manera que en ese punto el interior se hace positivo y el exterior negativo. La diferencia de potencial en ese momento oscila entre 40 y 59 mV; entonces se dice que la membrana está despolarizada. La entrada de sodio dura poco; inmediatamente empieza a salir potasio hacia el exterior de la célula. Se recupera así el potencial de reposo y la membrana se repolariza.

Sinapsis y sus Tipos

Existen dos tipos de sinapsis:

• Sinapsis Eléctrica: En los mamíferos, solo se establece en la transmisión del impulso nervioso de las células musculares cardíacas.
• Sinapsis Química: Se establecen entre las ramas terminales del axón de una neurona y las dendritas o el cuerpo de otras.

Acto Reflejo y Arco Reflejo

El estímulo recorre el camino más corto que hay del efector al receptor a través del sistema nervioso central. La cadena de neuronas que intervienen en esta función se llama arco reflejo. Por tanto, un arco reflejo está formado por:

• Receptor
• Neurona sensitiva
• Neurona efectora o motora
• Efector

Sistema Nervioso Central (SNC)

Está constituido por el encéfalo y la médula espinal, protegidos por el cráneo y la columna vertebral, y rodeado por tres membranas, las meninges, que se denominan de fuera a dentro: duramadre, aracnoides y piamadre. Entre las dos últimas se encuentra el líquido cefalorraquídeo.