ANATOMÍA ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA DE LOS SISTEMAS CIRCULATORIO Y RESPIRATORIO EN ANIMALES ACUÁTICOS

1. ANATOMÍA ESTRUCTURA Y FISIOLOGÍA DE LOS SISTEMAS CIRCULATORIO Y RESPIRATORIO EN ANIMALES ACUÁTICOS

2. Componentes del Sistema Circulatorio/Respiratorio • Sitio de intercambio • Sistema ventilatorio • Líquido respiratorio • Sistema vascular (formado de arterias, capilares y venas) • Órgano de propulsión

3. Sitios de Intercambio Lugar donde se obtiene el oxígeno del medio para ingresarlo al cuerpo y al mismo tiempo se desecha el dióxido de carbono (otros metabolitos) También se le conoce como estructura respiratoria

4. Estructuras respiratorias en animales (sitios de intercambio) • Tráqueas • Pulmones • Branquias • Branquias de penacho • Branquias lamelares • Branquias filamentosas

5. Traqueas

6. Sistemas traqueales acuáticos

7. Branquias • Evaginaciones=no se les considera pulmones • Órganos respiratorios muy eficientes. En el agua solamente el 3% del oxígeno disponible en relación al ambiente externo • Por su estructura tienen un área superficial grande • Ayudan al intercambio de oxígeno y dióxido de carbono

8. Tipos de branquias Branquias filamentosas Branquias lamelares Branquias de penacho

9. La estructura general de las branquias es constante en todos los organismos superiores. En el caso de los peces varía de acuerdo a su posición en la escala evolutiva. En peces pueden estar en bolsas y presentar aberturas branquiales; ser septados y presentar aberturas branquiales; o presentar una cámara branquial.

10. Larva de salamandramarmoleada a la que se le observanclaramentelasbranquiasexternas. Tomado de: http://www.naturalsciences.org/education/treks/amphibian/2007/pages/Marbled%20Salamander%20Larvae.html

11. Sistema branquial de una lamprea Bolas branquiales (GP) y aorta media ventral (MVA)

12. Estructura de las branquias • Se dividen en: • Lamelas primarias • Lamelas secundarias Hemibranquias: unión de dos branquias Arco branquial: estructura rígida de soporte

13. Hemibranquia Lamela Primaria Lamela secundaria Arco branquial Arco branquial Filamentos branquiales

14. Células que conforman la branquia • Pilares: para estructura • Mucosas: producen mucus • Células epiteliales planas: cumplen con la función de intercambio gaseoso • Serosas (de pavimento): dan estructura, se encuentran en las lamelas secundarias • Ionocitos o células de cloruro: se encargan de la osmorregulación

15. Continuación Estructuras Respiratorias Martes, septiembre 08 de 2009.

16. Estructuras PulmonaresSon invaginacionesde tejido vascularizado

17. Sistema Ventilatorio Sistema que permite el intercambio del sustrato respiratorio (aire o agua) para eliminar el que esté deficiente en oxígeno y contaminado con dióxido de carbono por sustrato nuevo, rico en oxígeno y pobre en dióxido de carbono

18. Sistema ventilatorio • Se requiere en animales activos para mejorar la eficiencia respiratoria al asegurar que suficiente volumen del medio externo pase por el sitio de intercambio • Para lograr este propósito el sitio de intercambio está interrelacionado con el sistema circulatorio

19. Formas de crear la corriente ventilatoria • Mecanismo específico • Bomba bucal-opercular en peces • Movimiento del diafragma • Uso del movimiento del agua durante la natación • Ventilación ram en peces de nado rápido y continuo • Movimiento de apéndices locomotores en crustáceos

20. Flujo de agua durante los movimientos ventilatorios en un pez Opérculo Cubierta branquial Arco branquial Cavidad bucal Cavidad opercular Esófago

21. Sistema de ventilación ram • Puede asociarse con la alimentación • Se presenta en nadadores rápidos (escómbridos) y elasmobranquios

22. Líquido Respiratorio

23. Líquido Respiratorio • Tejido complejo del que se vale el sistema circulatorio para transportar los materiales a través del cuerpo • Característico de sistemas cardiovasculares complejos • Además de oxígeno y dióxido de carbono ayuda a transportar nutrientes, productos de desecho, y hormonas • Vehículo de casi todos los procesos homeostáticos y con funciones en casi todos los procesos fisiológicos

24. Función Respiratoria del Líquido Respiratorio • Fija y transporta el oxígeno del sitio de intercambio hasta los tejidos • Transporta dióxido de carbono de los tejidos al sitio de intercambio para excretarlo • Transporta otros materiales disueltos

25. Otras Funciones de los Líquidos Respiratorios • Buffer de la sangre • Transporte y vehículo del sistema inmunológico • Transporte de otros materiales y mensajes químicos a través del cuerpo (hormonas por ejemplo)

26. Líquidos Respiratorios en Animales Acuáticos • Hidrolinfa: • Carece de pigmento, presente en grupos evolutivos bajos (esponjas, celenterados, equinodermos), no presenta células • Hemolinfa: • Presenta células y pigmentos (vermes, moluscos, crustáceos, arácnidos), pigmento disuelto, no dentro de la células • Sangre: • Forma más desarrollada de pigmento respiratorio, pigmento dentro de la célula (vertebrados, vermes, moluscos y equinodermos)

27. Pigmentos respiratorios • Compuestos que presentan la propiedad de poder fijar con facilidad el oxígeno • Ayudan a mantener la presión coloidosmótica del líquido respiratorio • Actúan como buffers en el transporte de dióxido de carbono

28. Tipos de pigmentos respiratorios • Hemoglobina (Hb): vermes, moluscos, crustáceos, equinodermos, vertebrados • Hemocianina (Hcy): moluscos, crustáceos, arácnidos • Clorocruorina (Cr): vermes • Hemeritrina (Hry): vermes

29. Hemoglobina Hb • Cambia sus características físicas y químicas de acuerdo a la especie • Puede localizarse: extracelularmente, intracelularmente (eritrocitos), tejidos (muscular y nervioso) • También presenta afinidad con el dióxido de carbono • A pH ácido disminuye la capacidad de transporte de oxígeno

30. Estructura de la hemoglobina • Es un tetrámero • Puede transportar cuatro moléculas de oxígeno • Presenta fijación cooperativa por modificaciones alostéricas

31. Hemocianina • Núcleo de cobre • Disuelto en la hemolinfa • Menos eficiente que Hb • Su afinidad por el oxígeno cambia de acuerdo a la especie: • Bentónicos: alta afinidad • Pelágicos: poca afinidad

32. Solo en anélidos • Similar a la Hb • Se “envenena” fácilmente con el dióxido de carbono • Más reciente en descubrirse • Posee 3 veces más hierro que la Hb • No se “envenena” con dióxido de carbono Clorocruorina Hemeritrina

33. SISTEMA VASCULARCONDUCTOS CIRCULATORIOS

34. Sistema vascular Se divide en: • Circulación central: compuesto por el corazón, y los principales conductos de ingreso y salida al corazón • Circulación periférica: formado por el sistema arterial, sistema venoso y capilares

35. Mantiene la presión sanguínea necesaria para mantener la circulación funcionando • Lleva el líquido respiratorio oxigenado hacia los tejidos • Sólo en organismos con sistema circulatorio cerrado • Colecta la sangre de los capilares y la regresa al corazón en las venas • Normalmente tiene baja presión • Actúa como reservorio de la sangre SISTEMA ARTERIAL SISTEMA VENOSO

36. Todos los tejidos tienen muchos capilares para favorecer la irrigación • Los capilares se localizan paralelos unos a otros para favorecer la distribución de la sangre • Posible únicamente en sistemas circulatorios cerrados (hay suficiente presión) • Principalmente en los riñones • Separación de ultrafiltrado (fluido libre de partículas proteínicas coloidales) del plasma sanguíneo por medio de la membrana semipermeable de los capilares por la presión sanguínea Sistema capilar Ultrafiltración

37. ORGANO DE PROPULSIÓN órgano encargado de generar el impulso que permite la circulación del líquido respiratorio y que este llegue a los lugares y tejidos más lejanos. Puede empujar el líquido contra la dirección de la gravedad.

38. Mecanismo de Movilización del Líquido Respiratorio • Fuerza por las contracciones rítmicas del corazón • Fricción provocada por las arterias cuando las llena el corazón • Presión sobre los vasos sanguíneos durante los movimientos corporales • Contracciones peristálticas del músculo liso que rodea los vasos sanguíneos

39. El corazón • Bomba muscular (miocardio) con diferentes válvulas • Bombea sangre hacia el cuerpo, movimiento regulado por el metabolismo del Ca • Consta de una o más cámaras conectas en series (normalmente 2 o 4) que están protegidas por válvulas y en algunos casos esfínteres • Solo permite la circulación en una dirección

40. Pericardio • Membrana de tejido conectivo que rodea al corazón • Su rigidez o elasticidad determinan la magnitud del cambio de presión que se observa en el corazón y que determinará la presión de los latidos

41. Latidos del corazón • Consisten de una contracción rítmica (sístole) y la consecuente relajación (diástole) • La contracción de cada célula está asociada con su potencial eléctrico • La actividad eléctrica se inicia en la región del marcapaso y se transfiere de célula a célula debido a que están eléctricamente conectadas por uniones de abertura

42. Control de los latidos del corazón • Se controlan eléctricamente • Las membranas de los miocitos siempre presentan polarización llamada potencial de marcapasos • El potencial eléctrico de la membrana está regulado por las concentraciones de potasio, calcio y sodio dentro y fuera de las células • Acetilcolina: latidos más lentos los latidos, al incrementar la conductividad de potasio y disminuir la conductividad de calcio • Adenosina: también disminuye ritmo cardíaco con un mecanismo similar • Catecolaminas (norepinefrina): acelera el potencial marcapasos incrementando el ritmo cardíaco

43. Aumento en la temperatura • Concentración extracelular de Ca++ • Arginina, vasotocina, oxitocina, adenosina, prostaciclina • Hipoxia • Acidosis • Acetilcolina Factores que incrementan la contractibilidad cardiaca Factores que disminuyen la contractibilidad cardíaca

44. Circulación Coronaria • Es la circulación que provee de oxígeno y nutrientes al corazón • Se requiere en organismos que presentan áreas de tejido cardíaco muy denso • Está presente en tiburones

45. TRANSFERENCIA DE MATERIALES DEL SISTEMA CIRCULATORIO A LOS TEJIDOS

46. Intercambiadores de Contracorriente • Mecanismos de intercambio comunes en animales • Consisten de una vena y una arteria que van paralelas con flujos a contracorriente • Normalmente se trata de vénulas y arteriolas o capilares • El flujo contracorriente y el diámetro pequeño permite el intercambio de calor y gas • Ayudan en muchos casos a controlar la temperatura

47. Rete mirable • Sistema de contracorriente de pequeñas vénulas y arteriolas • Son comunes entre los peces para varios mecanismos tales como llenado de la vegija gaseosa o en peces heterotermos

48. Sistema de contracorriente que favorece el intercambio

49. Difusión de gases respiratorios

50. Transferencia de Materiales a Través de las Paredes Capilares Los capilares tienen diferente permeabilidad dependiendo del tejido al que irriguen y se dividen en: • Capilares continuos: los menos permeables, se localizan en músculo, tejido neuronal, pulmones, tejido conectivo y glándulas exocrinas • Capilares fenestrados: permeabilidad intermedia, en glomérulos renales, intestinos y glándulas endocrinas • Capilares sinusoides: los más permeables, en el hígado, médula ósea, bazo, nódulos linfáticos y corteza adrenal