El aparato circulatorio es un sistema de conductos relacionados con los 贸rganos digestivos, respiratorios y excretores, encargado de suministrar a cada c茅lula las sustancias que necesita para su funcionamiento.
En los animales con respiraci贸n directa y digesti贸n intracelular, cada c茅lula puede obtener sus nutrientes de una forma directa o a trav茅s de procesos de difusi贸n de las c茅lulas que la rodean. Esto ocurre en organismos unicelulares, como los protozoos, y en otros pluricelulares sencillos, como las esponjas. Sin embargo, en especies m谩s complejas, la simple difusi贸n es insuficiente para poder cubrir de manera eficaz las necesidades celulares. Por ello, en el transcurso de la evoluci贸n, se ha desarrollado un sistema de transporte interno que se conoce como aparato o sistema circulatorio. Su misi贸n es recoger los nutrientes absorbidos durante la digesti贸n de los alimentos, captar por otro lado el ox铆geno de las superficies respiratorias y llevar a cabo la distribuci贸n de este gas fundamental para la vida. Otra de sus funciones, no menos importante, es la conducci贸n de los residuos del metabolismo de las c茅lulas hasta los 贸rganos excretores encargados de eliminarlos.
Como norma general, todo sistema circulatorio consta de una serie de tubos o vasos sangu铆neos y de un 贸rgano impulsor -el coraz贸n-, por donde circula un l铆quido encargado del transporte de todas las sustancias, la sangre, que a su vez se compone de un l铆quido, el plasma, y un conjunto de c茅lulas sangu铆neas o gl贸bulos. En el caso de los sistemas circulatorios m谩s primitivos, el l铆quido circulante se mezcla con el intersticial, lo que permite hablar de un 煤nico 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 coraz贸n. Este tipo de aparato circulatorio es com煤n en artr贸podos y moluscos. En los artr贸podos, el coraz贸n se constituye como un engrosamiento del tubo dorsal, que en el caso de los insectos se denomina coraz贸n tubular. El coraz贸n de los insectos presenta una serie de dilataciones, llamadas ventr铆culos, con unos orificios u ost铆olos para la entrada de la hemolinfa y un vaso para la salida. En estos animales, la hemolinfa no transporta ox铆geno, pues a trav茅s de la respiraci贸n traqueal el gas llega directamente a todas las c茅lulas. El coraz贸n de los moluscos, situado tambi茅n dorsalmente, posee una o dos aur铆culas que reciben sangre arterial cargada de ox铆geno, procedente de los 贸rganos respiratorios, y una tercera c谩mara o ventr铆culo que se prolonga hasta desembocar en el hemoceloma.
+ Sistema circulatorio cerrado
El sistema circulatorio cerrado, el m谩s com煤n y eficaz, se caracteriza porque la sangre siempre circula en el interior de los vasos. En 茅l, la sangre realiza la transferencia de nutrientes a trav茅s de los capitales. Poseen este tipo de aparato los invertebrados, como los an茅lidos. 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 circulaci贸n. En los vertebrados, el esfuerzo que hace circular la sangre es muy grande, por lo que han desarrollado un 贸rgano especializado para ello, el coraz贸n. El coraz贸n presenta una serie de compartimentos o c谩maras; en los organismos m谩s sencillos existen, al menos, una aur铆cula receptora de sangre y un ventr铆culo impulsor. El coraz贸n act煤a como una bomba con un ciclo de contracci贸n denominado latido cardiaco, que consta de tres fases: una contracci贸n de la aur铆cula o s铆stole auricular -la sangre pasa de esta c谩mara al ventr铆culo-, una contracci贸n del ventr铆culo o s铆stole ventricular -la sangre es impulsada por las arterias hacia todo el cuerpo- y una relajaci贸n o di谩stole, que permite de nuevo la entrada de sangre para reiniciar el ciclo.
– Sistema circulatorio en vertebrados
Seg煤n su grado de diferenciaci贸n, en los vertebrados cabe distinguir entre una circulaci贸n simple y una circulaci贸n doble. La primera es caracter铆stica de los peces. En este caso, la sangre recorre el circuito entero pasando una sola vez por el coraz贸n, que se presenta dividido en un seno venoso, una aur铆cula y un ventr铆culo. La sangre sale del coraz贸n, llega a las branquias -donde se oxigena-, se reparte por todo el cuerpo y regresa al coraz贸n a trav茅s de las venas. La circulaci贸n doble est谩 presente en todos los vertebrados terrestres: la sangre, para poder alcanzar todas las partes del sistema, pasa dos veces por el coraz贸n. En el circuito menor, es impulsada por el coraz贸n, va hacia los pulmones, donde se oxigena, y de nuevo regresa al 贸rgano impulsor, desde donde es nuevamente proyectada, para poder distribuir adecuadamente el ox铆geno a todos los tejidos y para recoger los nutrientes y los residuos resultantes de la digesti贸n. Esta sangre pobre en ox铆geno retorna al coraz贸n a trav茅s de las venas, en lo que constituye el circuito mayor.
En los anfibios y reptiles la circulaci贸n doble es incompleta, pues existen dos aur铆culas independientes, pero el ventr铆culo no tiene una tabicaci贸n completa. La sangre pobre en ox铆geno llega a la aur铆cula derecha, y la sangre de los pulmones, oxigenada, a la izquierda. A continuaci贸n, se produce una mezcla parcial de ambas sangres en el ventr铆culo; 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 ox铆geno, a los tejidos. En las aves y mam铆feros, incluido el ser humano, la circulaci贸n es doble y completa. Existen cuatro cavidades separadas por v谩lvulas y no hay comunicaci贸n entre la parte derecha y la parte izquierda. La sangre desoxigenada llega a la aur铆cula derecha y parte por la arteria pulmonar hacia los pulmones; a trav茅s de las venas pulmonares, la sangre oxigenada de los pulmones entre en la aur铆cula izquierda y es conducida, iniciando su recorrido por la arteria aorta, hacia todos los tejidos.
– Transporte de ox铆geno y di贸xido de carbono
En los organismos m谩s sencillos, el ox铆geno se transporta disuelto en los fluidos internos. Pero a medida que aumenta la complejidad evolutiva se hace necesaria la presencia de una serie de mol茅culas, encargadas de este transporte -mucho m谩s eficaz que la simple difusi贸n-, denominadas pigmentos respiratorios. Estas mol茅culas son capaces de unirse al ox铆geno en las zonas donde la concentraci贸n es elevada -en las estructuras respiratorias-, y de liberarlo en otras partes, como los tejidos, donde se est谩 consumiendo este gas en los procesos de respiraci贸n celular, y donde la concentraci贸n, por tanto, es baja. Todos los pigmentos respiratorios son cromoprote铆nas, es decir, prote铆nas unidas a un ion met谩lico.
Los an茅lidos poseen un pigmento de color verde, denominado clorocruonina; en los moluscos y crust谩ceos se puede encontrar un pigmento de color azul, la hemocianina. De los pigmentos respiratorios, el m谩s importante es la hemoglobina, que presenta la m谩xima capacidad de transporte del ox铆geno. Es una prote铆na globular, cuyo grupo prost茅tico es un grupo porfir铆nico, con una mol茅cula de hierro. Cuando est谩 unida al ox铆geno, la hemoglobina adquiere un color rojizo y se denomina oxihemoglobina. En los tejidos, el ox铆geno transportado en la sangre por esta mol茅cula es liberado por la menor presi贸n parcial de este gas y la mayor concentraci贸n de di贸xido de carbono -el descenso en el pH desencadena una menor afinidad de la hemoglobina por el ox铆geno y su consiguiente liberaci贸n-. Los animales cuyos requerimientos de ox铆geno son muy altos, necesitan un gran n煤mero de mol茅culas de hemoglobina para poder transportar mayor cantidad de mol茅culas de ox铆geno. Esto puede provocar un incremento de la presi贸n osm贸tica, que en la evoluci贸n se ha solucionado a trav茅s de dos estrategias. Con la creaci贸n de grandes complejos proteicos de alto peso molecular, que no elevan la presi贸n osm贸tica -pues 茅sta depende del n煤mero y no del tama帽o de las mol茅culas- y transportan una mayor cantidad de ox铆geno, o bien a trav茅s de otra modalidad, m谩s eficaz y evolucionada, que consiste en la localizaci贸n de la hemoglobina en c茅lulas especializadas, los gl贸bulos rojos o eritrocitos. Estas c茅lulas carecen en muchos casos de la mayor parte de sus org谩nulos y estructuras, pues act煤an como aut茅nticos reservorios de hemoglobina, por tanto, de ox铆geno.
El di贸xido de carbono es mucho m谩s soluble que el ox铆geno en la sangre y por ello la mayor parte de este gas se transporta disuelto en el circuito respiratorio. Gracias a la acci贸n de la enzima anhidrasa carb贸nica, que cataliza la reacci贸n en ambos sentidos, existe un equilibrio entre la formaci贸n de 谩cido carb贸nico, 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 c茅lulas.
– Regulaci贸n de la circulaci贸n
La regulaci贸n de la circulaci贸n de la sangre se realiza a dos niveles: en la contracci贸n y en la circulaci贸n en los vasos. Gracias al sistema nervioso se regula el ritmo y fuerza del latido del coraz贸n. A nivel del bulbo raqu铆deo existen unos centros cardiacos que alteran la contracci贸n, en funci贸n de factores como la presi贸n arterial o las concentraciones de ox铆geno y di贸xido de carbono. La propia presi贸n sangu铆nea estimula los centros nerviosos que determinan la vasodilataci贸n o la vasoconstricci贸n.
En el hombre, el automatismo del coraz贸n corre a cargo de un conjunto de c茅lulas especializadas que forman el sistema de Purkinje. Esta estructura se encuentra en las propias paredes del coraz贸n y regula la actividad cardiaca sin necesidad de est铆mulos de otras zonas del organismo. Por otro lado, tambi茅n existe una regulaci贸n extracardiaca, situada en el bulbo raqu铆deo. El nervio simp谩tico determina ante algunos est铆mulos un aumento de la actividad cardiaca, mientras que el nervio vago provoca su descenso.
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