La nutrición en animales. La respiración

Presentación del tema: "La nutrición en animales. La respiración"— Transcripción de la presentación:

1 La nutrición en animales. La respiración
Fisiología animal La nutrición en animales. La respiración

2 La respiración Todos los organismos aeróbicos necesitan un nutriente básico, el oxígeno, que tiene que ser incorporado desde el exterior. La respiración constituye un proceso de intercambio gaseoso entre el medio externo y el medio interno necesario en cualquier ser vivo: Para aportar el oxígeno necesario a las mitocondrias para que puedan metabolizar los nutrientes y obtener energía de ellos. Para eliminar el dióxido de carbono, subproducto del proceso anterior.

3 La respiración Consta de dos procesos secuenciales:
Respiración externa (ventilación): Intercambio de gases entre el organismo y el medio externo. Se produce mediante un sistema respiratorio. Respiración interna o celular: proceso catabólico de obtención de energía por oxidación de compuestos orgánicos.

4 Respiración externa Para que se pueda llevar a cabo el intercambio gaseoso es necesario la existencia de unas superficies respiratorias caracterizadas por: Presentar unas paredes delgadas para favorecer la difusión de los gases respiratorios. Húmedas, ya que el intercambio de gases se realiza en un medio líquido. El oxígeno y el dióxido de carbono necesitan estar disueltos para poder difundir. Revestimiento capilar para facilitar la incorporación de los gases al sistema de transporte (sangre).

5 Respiración externa Varía según las características del medio:
MEDIO ACUÁTICO MEDIO AÉREO Difusión lenta del oxígeno (se disuelve mal en agua) La concentración de oxígeno es menor El dióxido de carbono se elimina mejor al ser más soluble en agua que en el aire. El oxígeno difunde mejor La concentración de oxígeno es veinte veces mayor. El dióxido de carbono se elimina peor. Requiere proteger de la desecación las membranas respiratorias y mantenerlas húmedas

6 Estructuras de intercambio gaseoso
En animales con una organización sencilla no precisa de estructuras especializadas (difusión). En animales pluricelulares complejos han desarrollado sistemas que les permiten, con mayor eficacia, el intercambio gaseoso. Se desarrollan sistemas respiratorios adaptados a los distintos medios. Por otro lado presentan mecanismos para poder renovar el aire que accede al interior, ventilación. Medio acuático: Difusión (animales simples) Branquias Ambientes húmedo: Cutánea. Medio terrestre: Tráqueas (insectos) Pulmones

7 1. Difusión En organismos unicelulares y pluricelulares sencillos las células intercambian los gases directamente con el medio externo por simple difusión a través de las membranas celulares. Esto ocurre en poríferos y celentéreos.

8 2. Respiración cutánea. La presentan anélidos, anfibios y larvas acuáticas de ciertos artrópodos Los gases difunden a través del tegumento ( sin queratinizar) delgado y humedecido y permeable a los gases. Bajo éste existe una amplia red capilar. Se desarrolla en organismos con metabolismos lentos cuyas necesidades de oxígeno son bajas.

9 3. Respiración traqueal. Artópodos terrestres
La pared del cuerpo se invagina dando lugar a un sistema interno de tubos, las tráqueas, húmedas, ramificadas, cuyas paredes están reforzadas por anillos quitinosos excepto las terminaciones internas, llamadas traqueolas Las tráqueas se abren al exterior por medio de orificios, los espiráculos o estigmas, dotados de válvulas. Las terminaciones internas llegan hasta las células produciéndose el intercambio gaseoso directamente con los tejidos (difusión). La ventilación se asegura mediante: movimientos de la pared del cuerpo. movimientos de los propios tubos

10 4. Respiración branquial.
Propia de organismos que viven en medios acuáticos. Peces, larvas de anfibios y de insectos, moluscos, equinodermos, crustáceos y gusanos poliquetos. Dado que la cantidad de oxígeno en el agua es escasa, para mejorar la eficacia del sistema respiratorio se han adaptado, incrementando la superficie de intercambio y la cantidad de sangre que circula por dichas superficies. Existen dos tipos de branquias: Externas Internas

11 Branquias externas. Branquias internas.
Holosteos, dipnoos, larvas de anfibios y de insectos, crustáceos y gusanos poliquetos Más primitivas Expansiones externas de la superficie corporal. Fuertemente capilarizadas Inconvenientes: Lesiones Entorpecen la locomoción Ventajas: No requieren mecanismos de ventilación para facilitar la circulación y renovación del agua, el movimiento de las mismas asegura la ventilación. Conrosteos, teleosteos, ciclóstomos, moluscos, Más evolucionadas Repliegues endodérmicos. Constan de un soporte, el arco branquial, sobre el que se disponen los filamentos branquiales, a nivel de los cuales tiene lugar el intercambio gaseoso. Fuertemente capilarizadas Ventajas: Se hallan protegidas en el interior de una cavidad, la cavidad branquial Precisan de mecanismos de ventilación que difieren en cada grupo animal

12 Branquias externas. web

13 RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Moluscos 1. BIVALVOS
Las branquias están recubiertas de cilios que al moverse generan corrientes de agua que circule por la cavidad paleal facilitando también la filtración para conseguir los alimentos. agua músculo abductor agua cavidad paleal branquias pie

14 RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Moluscos
2. CEFALÓPODOS Los cefalópodos presentan un manto muy muscularizado cuyas contracciones y dilataciones generan corrientes de agua que aseguran la ventilación

15 RESPIRACIÓN BRANQUIAL.Artrópodos
CRUSTÁCEOS Lo crustáceos presentan unas branquias plumosas encerradas en la cámara branquial y situadas a cada lado del tórax. La ventilación queda garantizada por el movimiento continuo de unos apéndices asociados a las mismas. Branquias

16 Peces Los peces presentan dos tipos de bránquias Bránquias septales
Condríctios: situadas en el interior de la cámara branquial no están protegidas por lo que se abren al exterior directamente a través de las hendiduras branquiales el agua entra por unos orificios, los espiráculos, y sale a través de cinco hendiduras abiertas a ambos lados de la cabeza. Al carecer de mecanismos de ventilación la corriente de agua se asegura por el movimiento continuo de avance. Bránquias operculares Osteíctios: están protegidas por un opérculo el agua entra por la boca y sale a través del opérculo La ventilación se consigue gracias al movimiento del opérculo.

17 RESPIRACIÓN BRANQUIAL. Peces
1. Condríctios: el agua entra por los espiráculos y sale por las hendiduras branquiales. 2. Osteíctios: presentan cuatro pares de branquias sobre arcos branquiales (faringe). En los peces óseos el agua entra por la boca, el opérculo se cierra, y por la acción de los músculos faríngeos pasa a las branquias saliendo por el opérculo. Esto genera una corriente continua que asegura la ventilación. Disposición de las branquias y circulación del agua en peces agua Agua cavidad bucal espiráculo faringe faringe branquias branquias opérculo Peces cartilaginosos Peces óseos

18 Hendiduras branquiales
Arcos branquiales branquias

19 Opérculo Bránquia Arco branquial opérculo

20 RESPIRACIÓN BRANQUIAL
Dado que la concentración de O2 en el agua es 20 veces menor que en el aire, los organismos con respiración branquial, han resuelto este problema haciendo pasar grandes volúmenes de agua a través de las laminillas branquiales. Este agua fluye en sentido contrario a la dirección que sigue el flujo sanguíneo en dichas laminillas aumentado la eficiencia de intercambio; esta disposición estructural recibe el nombre de sistema de intercambio a contracorriente. El agua que llega a las branquias es rica en oxígeno, mientras que la sangre que llega a las branquias es pobre en oxígeno. Conforme el agua pasa por la superficie branquial pierde O2, pero se pone en contacto con sangre cada vez más pobre en él, de modo que la difusión continúa a pesar de la baja concentración de O2 en el agua..

21 5. Respiración pulmonar Constituye el sistema mas eficaz de todos
Tetrápodos terrestres (anfibios, aves, reptiles, mamíferos), formas que han vuelto secundariamente al medio acuático (mamíferos) y gasterópodos. Problemas en la colonización del medio terrestre: Desarrollar una superficie de intercambio gaseoso interna que permita el proceso sin perdida de agua. Pulmones: estructuras internas de paredes finas y muy vascularizadas Comunicados con el exterior a través de las vías respiratorias Desarrolan sistemas de ventilación (entrada y salida de aire)

22 5.1 Respiración pulmonar. Anfibios
Los anfibios desarrollan varios sistemas de respiración: 1. Pulmonar 2. Branquial 3. Cutánea 4. Bucofaríngea Vena pulmonar PULMONES SACULARES Laringe Los pulmones son sacos alargados, sin tabicación interna, de superficie reducida y fuertemente vascularizados. Ineficaces por lo que tienen que complementar la respiración pulmonar con la cutánea. Glotis Bronquio Arteria pulmonar

23 RESPIRACIÓN BUCOFARÍNGUEA
Vías respiratorias: Fosas nasales Faringe Laringe Bronquios Bronquiolos Ventilación pulmonar Los anfibios respiran con la boca cerrada. Antes de la espiración (salida de aire del pulmón) el suelo de la boca desciende y el aire pasa a través de las fosas nasales, penetrando en una depresión situada en el suelo de la cavidad bucofaríngea. La glotis se cierra. En la espiración, la glotis se abre, las paredes torácicas se contraen y el aire es expulsado por los orificios nasales. Este aire espirado pasa sobre el que está en el suelo de la cavidad (existe poca mezcla). Al completarse la espiración, los orificios nasales se cierran, el suelo de la boca se eleva y el aire es impulsado hacia los pulmones. Vídeo 1: file / web Vídeo 2: file / web Vídeo 3. file / web

24 RESPIRACIÓN BRANQUIAL
RESPIRACIÓN CUTÁNEA La piel de los anfibios tiene función respiratoria, fuertemente vascularizada A 5 ºC, 2/3 de la respiración de anfibios adultos se realiza a través de la piel. Al aumentar la temperatura, aumenta el metabolismo y las necesidades de oxígeno del animal, por lo que los pulmones adquirirán mayor importancia en estas circunstancias: a 25 ºC, 2/3 del oxígeno respirado se capta por los pulmones. RESPIRACIÓN BRANQUIAL Propia de las formas larvarias Extensiones del epitelio faríngeo

25 5.2 Respiración pulmonar. Reptiles
PULMONES SACULARES Los pulmones presentan tabicación interna, son esponjosos. Mas evolucionados y eficaces. Vías respiratorias constan de: 1. Coanas 2. Laringe: anillos cartilaginosos 3. Tráquea: tubular y con anillos cartilaginosos 4. Bronquios: cortos, dos. 5. Pulmones Ventilación pulmonar es diafragmática

26 5.3 Respiración pulmonar. Aves
Presentan el sistema respiratorio más eficaz de todos los vertebrados. Muy modificado (locomoción) Presentan sacos aéreos: Cavidades de paredes finas conectadas a los pulmones cuya función es: Aumentar la ventilación pulmonar ( gasto energético elevado) Disminución del peso específico De los sacos aéreos parten divertículos que penetran en los huesos y músculos. Presentan Huesos neumáticos Pulmones tubulares

27 Sistema respiratorio Narinas externas que comunican con
Coanas internas Faringe Tráquea, reforzada de anillos cartilaginosos Siringe, situada en el punto en el que la tráquea se bifurca en los dos bronquios. Órgano fonador Bronquios, cortos, que conducen a cada pulmón. Pulmones. Red bronquial, parabronquios; revestidos de un epitelio respiratorio, paleopulmón. Otro conjunto se comunica con los sacos aéreos.

28 Las aves realizan dos respiraciones completas para que el aire entre y salga de los pulmones.
El aire inspirado entra a través de las aberturas nasales llega a la tráquea hasta la siringe. Pasa a los bronquios y a los sacos aéreos abdominales. En la espiración, ese aire pasa de dichos sacos a los pulmones. Ante una nueva inspiración , el aire se mueve de los pulmones a los sacos aéreos anteriores y a los sacos torácicos. Durante la segunda espiración, el aire pasa a los bronquios y de ahí sale al exterior del organismo. De esta manera se mantiene un flujo continuo de aire en los pulmones y en una sola dirección evitando la existencia de un volumen de aire residual Al carecer de diafragma los movimientos ventilatorios se producen por contracciones torácicas. Esos movimientos musculares ensanchan o reducen el tamaño de la cavidad del pecho y fuerzan el aire a circular por los sacos aéreos.

29 5.3 Respiración pulmonar. Mamíferos
Vías respiratorias Fosas nasales y senos nasales: constituidos por esqueleto óseo y cartilaginoso tapizados por una mucosa que calienta, humedece y limpia el aire inspirado. Faringe Laringe, provista de cartilago, cuerdas vocales Tráquea, reforzada por anillos cartilaginosos. Presenta un epitelio ciliado y mucoso cuya función es la de humedecer, limpiar y arrastrar las partículas al exteriror. Bronquios, que conducen a cada pulmón. Anillos cartilaginosos Pulmones parenquimatoso: Árbol bronquial: ramificaciones de los bronquios que llegan a formar tubos de pequeño calibre, los bronquiolos que terminan en alveolos Alveolos pulmonares: constituyen el componente a nivel del cual se produce el intercambio gaseoso. Rodeados por una red capilar. Formados por tejido elástico

30 Los pulmones aparecen divididos en lóbulos.
Situados en la caja torácica. Revestidos externamente por una membrana, la pleura (parietal y visceral). Unida a la caja torácica Diafragma, músculo que separa el torax de la cavidad abdominal

31 Sistema respiratorio. Ventilación pulmonar
En los mamíferos interviene los llamados músculos respiratorios: 1. Diafragma Intercostales Movimientos respiratorios 4Inspiración (fenómeno activo): Entrada de aire Contracción de los músculos Diafragma desciende Caja torácica se eleva Aumento del volumen torácico Dilatación pulmonar Presión aire menor en los pulmones, mayor en el exterior 4Espiración (fenómeno pasivo): Salida de aire Relajación de los músculos Diafragma asciende Caja torácica desciende Diminuye el volumen torácico Presión aire mayor en los pulmones, que en el exterior

32 Intercambio gaseoso . El intercambio de gases entre la sangre y los pulmones se realiza por difusión, a favor de un gradiente de concentración, a través de la membrana respiratoria. La sangre procedente de los tejidos tiene una concentración de oxígeno menor que el aire alveolar y viceversa para el dióxido de carbono. El oxígeno pasa por difusión al capilar y difunde dióxido de carbono hacia el alveolo. De esta manera la sangre pobre en oxígeno se enriquece. Transporte de los gases respiratorios: 1. Oxígeno: glóbulos rojos, disuelto en plasma. 2. Dióxido de carbono: disuelto en plasma, carbaminocompuestos (tampón), bicarbonato (anhidrasa carbónica)

33 Vejiga natatoria La vejiga natatoria es un saco membranoso de posición dorsal, lleno de gases (oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono) cuya función es la regulación de la flotabilidad. Mediante la expulsión o absorción de gases por los vasos sanguíneos de la pared de la vejiga, los peces pueden llenarla o vaciarla de gases. En algunos peces está conectada con la faringe por un conducto pneumocístico. En algunos peces como los dipnoos, peces pulmonados, actúa a modo de pulmones.

34 RESPIRACIÓN PULMONAR Pez pulmonado web

35 La vejiga natatoria también está relacionada con el sistema auditivo mediante una cadena de huesecillos: el aparato de Weber. Cuando se llena de gas, capta las vibraciones que se producen en el agua siendo transmitidas al oído a través de la cadena de huesecillos. Alteraciones de la vejiga natatoria provocan alteraciones en el equilibrio. web

36 Regulación de la respiración
En vertebrados superiores el ritmo está regulado por el Centro Respiratorio localizado en el bulbo raquídeo. 1. Controla los movimientos respiratorios, actuando a nivel de los músculos respiratorios. 2. Responde a la detección, por parte de quimiorreceptores presentes en la aorta y carótida, de las variaciones en la concentración de dióxido de carbono y oxígeno.

37 Tendencias evolutivas en la respiración
Paso de la difusión simple a la aparición de membranas respiratorias complejas. Aumento de la superficie respiratoria Mecanismos de humectación/aislamiento de la membrana respiratoria Aparición de estructuras/procesos de ventilación que renuevan los gases en las cercanías de la membrana respiratoria. Desarrollo de sistemas de transporte de oxígeno/dióxido de carbono