Apuntes de 1º Bachillerato en Biología, geografía y ciencias ambientales - Tema 6: Nutrición, relación y reproducción en animales
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Estos apuntes de 1º de Bachillerato en Biología, Geografía y Ciencias Ambientales son para alumnos sobre el tema 6, Nutrición, Relación y Reproducción en Animales. Los apuntes comienzan con un repaso a la digestión animal, incluyendo los tres tipos de digestión: intracelular, mixta y extracelular. A continuación, se detallan ejemplos de aparatos digestivos en invertebrados, clasificándolos por grupos. Por último, se detallan un apunte sobre la digestión en vertebrados.
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1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 1 de 24 TEMA 6 NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN EN ANIMALES A) FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN ANIMALES La nutrición es la función vital por la que el organismo intercambia materia y energía...
1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 1 de 24 TEMA 6 NUTRICIÓN, RELACIÓN Y REPRODUCCIÓN EN ANIMALES A) FUNCIÓN DE NUTRICIÓN EN ANIMALES La nutrición es la función vital por la que el organismo intercambia materia y energía con el medio. Incluye los procesos: digestión, respiración, circulación y excreción de los desechos. 1. DIGESTIÓN Procesos de la digestión animal: Ingestión del alimento Digestión Absorción de nutrientes Expulsión de restos no asimilados 1.1 DIGESTIÓN Proceso de transformación de macromoléculas en sus elementos de menor tamaño. Existen 3 tipos de digestión: - Digestión intracelular. Ocurre dentro de cada célula, utilizando las enzimas digestivas de los lisosomas. Es la más primitiva. Se da en poríferos. - Digestión mixta. Ocurre parte fuera de las células y parte dentro. Comienza en un aparato digestivo con forma de saco, con una sola abertura que es a la vez boca y ano. Se da en cnidarios y platelmintos (en su cavidad gastrovascular). 1º Las células vierten enzimas digestivas a la cavidad gastrovascular. 2º Los fragmentos predigeridos entran en las células que recubren la cavidad (por endocitosis), donde se termina la digestión. 3º Las partículas no digeridas se expulsan a través de la boca. - Digestión extracelular. Se realiza fuera de las células, en el tubo digestivo. Es la más común: se da en todos los vertebrados y en algunos invertebrados. Implica 2 procesos: Digestión mecánica: se tritura el alimento, fragmentándolo para que pueda ser atacado más fácilmente por enzimas digestivas. Digestión enzimática: Las enzimas rompen las moléculas grandes en moléculas pequeñas y asimilables. INVERTEBRADOS. Ejemplos de aparatos digestivos (por orden evolutivo) Categoría Grupos de Ejemplos de forma de invertebrados alimentación Animales sin sistema digestivo como tal. La digestión es Poríferos. Esponjas (filtradoras) intracelular. Son animales filtradores, retienen partículas presentes en el agua que hacen circular a su través. Cavidad gastrovascular, es un saco que posee un solo Cnidarios Medusas, corales, orificio que sirve de entrada de alimento y salida de restos anémonas de la digestión (es boca y ano). (depredadores). Son animales depredadores, introducen a la presa en su cavidad gastrovascular. Le inyectan veneno para paralizarla o matarla. Tubo digestivo sin glándulas. Existe un tubo digestivo (es Anélidos y Lombrices de tierra decir, con un conducto de entrada (boca) y de salida (ano) nematodos. (detritívoras, comen diferentes. La digestión es extracelular, realizada con restos de la tierra). enzimas producidas y vertidas al tubo digestivo por las Sanguijuelas (parásitas, células que recubren la pared interna de dicho tubo. chupan sangre). Tubo digestivo con glándulas. Tiene asociadas unas Moluscos, Bivalvos (filtradores). glándulas que segregan jugos digestivos con enzimas equinodermos y Gasterópodos (como las glándulas salivales o el hepatopáncreas). artrópodos. (herbívoros) El tubo puede tener tramos especializados, como: Cefalópodos - Buche (para almacenar el alimento). (depredadores) - Molleja (para triturar el alimento). Estrellas mar (carnívoras) - Ramas ciegas (sin salida) en el estómago o el intestino, Erizos de mar donde se pueden segregar enzimas. (herbívoros) 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 2 de 24 (Esta tendencia comienza en algunos anélidos). VERTEBRADOS El aparato digestivo ha evolucionado para alcanzar una mayor complejidad en este grupo comparado con los invertebrados. Principales cambios: - Elongación y plegamiento del tubo digestivo para aumentar la superficie de absorción. - El desarrollo de la capa muscular del tubo digestivo para impulsar el alimento mediante peristaltismo. - La mayor especialización de las glándulas digestivas en diferentes tramos del tubo digestivo. - La aparición de esfínteres (anillos musculares para controlar el paso de alimento de unas zonas a otras). Recordatorio de las partes del aparato digestivo: - Tubo digestivo (por orden): boca (dientes, lengua) Faringe esófago estómago intestino delgado intestino grueso. - Glándulas anejas: glándulas salivales, hígado, páncreas. Mamíferos. Los herbívoros tienen en general tubos digestivos más largos que los carnívoros porque los vegetales son más difíciles de digerir que la carne, (ya que tienen celulosa). La digestión de la celulosa se favorece por la acción de bacterias y protozoos que viven en su estómago. Variantes en otros vertebrados: Buche de las aves, para almacenar el alimento. Molleja: en animales que no tienen dientes o no mastican el alimento (anélidos, aves, algunos reptiles). En aves es un preestómago muscular que tritura el alimento. El animal traga piedras. Cloaca, tramo final del intestino grueso en el que también terminan los aparatos excretor y reproductor. Presente en anfibios, reptiles y aves. También en algunos peces. 1.2 ABSORCIÓN DE NUTRIENTES Aspectos relevantes en vertebrados - La mayor parte de los componentes absorbidos pasa a la sangre, en concreto a un circuito sanguíneo que comunica el intestino con el hígado directamente. - Los lípidos viajan por el sistema linfático para no obstruir los vasos sanguíneos. Esto es debido a que los lípidos son hidrófobos y no se disuelven en el agua del plasma sanguíneo. - Los herbívoros no rumiantes tienen un gran ciego donde fermentan la celulosa, y en ellos se produce una lenta absorción de los nutrientes. 1.3 EXPULSIÓN DE LOS DESECHOS Consiste en la expulsión de las sustancias que el organismo no ha absorbido. Esta expulsión se produce por: - Defecación: expulsión de heces compactas que se eliminan a través del ano y que contienen poca cantidad de agua. Un ejemplo son los excrementos de mamíferos. - Deyección: expulsión de heces líquidas, producidas en el intestino grueso, a través de la cloaca. Un ejemplo son las deyecciones de las aves. - Regurgitación: las aves rapaces suelen tragar sus presas enteras, con pelos, huesos, uñas. Son estructuras que no pueden digerir, y por tanto, tampoco absorber. Estas estructuras pueden producir heridas en el tubo digestivo, ya que son duras y generalmente presentan zonas agudas o cortantes. Las rapaces, habitualmente las nocturnas, expulsan estas estructuras inservibles a través de su boca en forma de egagrópilas. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 3 de 24 2. RESPIRACIÓN 2.1 CONCEPTOS GENERALES - Se llama respiración celular al proceso por el cual las células oxidan materia orgánica con oxígeno en las mitocondrias para obtener energía. Como producto de desecho se genera CO2. - Se llama respiración externa o ventilación al intercambio de gases entre el organismo y el medio en el que vive, para que las células obtengan oxígeno y expulsen el CO2 al exterior. La función del aparato respiratorio es realizar dicho intercambio de gases. Los gases se mueven según el proceso físico llamado difusión: es decir, se desplazan desde la zona donde están más concentrados, a la zona donde están menos concentrados, atravesando las membranas plasmáticas de las células. - Los organismos unicelulares y los pluricelulares más sencillos, (como poríferos, cnidarios o platelmintos), realizan el intercambio directamente entre cada célula y el medio que la rodea, porque su tamaño y sencillez permite que el O2 llegue a todas sus células. - Los organismos más complejos tienen más capas de células y cada célula ya no está en contacto con el medio externo, por lo que no es posible el intercambio directo. Así que tienen aparatos respiratorios que cuentan con superficies respiratorias. Las superficies respiratorias son las estructuras por las que se realiza el intercambio gaseoso. Han evolucionado para adquirir ciertas características, que sirven para favorecer la difusión de gases a su través: - Ser fina: cuanto más fina, es más fácilmente atravesada por lo gases y por tanto mayor difusión. - Estar húmeda para que los gases puedan atravesarla (para la difusión, los gases deben estar disueltos en agua). Una superficie seca es inútil. - Ser extensa. Cuanto mayor es la superficie de intercambio, mayor es la difusión. Para ello las membranas se repliegan. - Estar muy vascularizada: la zona adyacente debe tener muchos capilares sanguíneos. Otra característica común es: El intercambio de gases es más eficaz si el fluido externo se mueve en torno a las membranas: es decir, que el aire o el agua se renueven continuamente cerca de las superficies de intercambio. Para ello: - Puede aprovecharse el propio movimiento del fluido, (corrientes de agua o aire) respecto al animal. - Puede producirse el movimiento del animal respecto al medio. - Desarrollar mecanismos de ventilación. Casi todos los mecanismos de ventilación implican movimientos musculares. 2.2 TIPOS DE APARATOS RESPIRATORIOS a) Respiración cutánea El intercambio de gases se realiza a través de toda la superficie del cuerpo (piel). Para ello, la piel debe cumplir las características anteriores. Por ejemplo, la piel está húmeda gracias a la secreción de numerosas glándulas mucosas. Así esta piel será permeable, pues carece de las sustancias impermeabilizantes que aparecen en los animales terrestres. La respiración cutánea es típica de animales ligados a medios acuáticos (anfibios) o ambientes muy húmedos (anélidos como lombrices). Esta respiración es la menos eficiente y solo sirve para animales sencillos, pequeños. Algunos complejos como anfibios la usan como sistema complementario. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 4 de 24 b) Respiración branquial Se realiza en las branquias. Las branquias son prolongaciones de la superficie corporal, formadas por una capa de epidermis con una amplia red de capilares. Suelen tener forma de finos filamentos o láminas entre las que circula el agua. Es propia de animales acuáticos, como peces, crustáceos, moluscos acuáticos y en fases larvarias acuáticas de anfibios e insectos. Existen 2 tipos de branquias: - Branquias externas: menos evolucionadas, están en el exterior del animal y sin protección. Ej: larvas de anfibios. - Branquias internas: más evolucionadas, protegidas en cavidades corporales. Ej. Peces, moluscos con branquias. c) Respiración traqueal Se realiza con tráqueas. Es una red de tubos impermeables y muy ramificados que disminuye progresivamente su diámetro, que recorre el interior del animal haciendo llegar los gases hasta las zonas en las que el medio interno líquido baña directamente a todas las células. La red de tráqueas se comunica con el exterior mediante unos orificios, que pueden abrirse o cerrarse según necesidad. Este sistema respiratorio, como lleva directamente los gases hasta las células, no necesita sistema circulatorio para transportarlo. Es propia de los artrópodos terrestres. En algunos insectos grandes o de gran actividad existen mecanismos de ventilación: el aire se mueve por las tráqueas debido a las contracciones de los músculos abdominales del cuerpo del organismo. En otros se realiza por simple difusión. Este tipo de respiración limita el tamaño corporal que los insectos pueden alcanzar. d) Respiración pulmonar Es propia de animales que respiran aire (excepto artrópodos). Es el sistema respiratorio más eficaz y se realiza con pulmones, que son cavidades internas en forma de saco. Hay 2 tipos: Pulmones de difusión: son los más primitivos, el Pulmones de ventilación: son los más complejos, pulmón se comunica con el exterior simplemente por su comunicación con el exterior se realiza un orificio. No hay mecanismo de ventilación. mediante conductos (bronquios y tráqueas). Sí tienen un mecanismo de ventilación. En gasterópodos terrestres y arañas (pulmones en En vertebrados terrestres: anfibios, reptiles, aves y libro). mamíferos. Comparativa de las características de la captación de oxígeno en 2 medios distintos: AGUA AIRE Baja concentración de O2 en el agua. Concentración de O2 elevada. Mayor densidad del medio así que cuando hay que Menor densidad del medio así que menor trabajo renovar el agua, supone a veces gasto energético. de ventilación Sin problemas de desecación. Problemas importantes con la desecación 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 5 de 24 2.3 EVOLUCIÓN DE LOS PULMONES EN LOS VERTEBRADOS Anfibios adultos. Tienen pulmones sencillos y pequeños. El interior del pulmón es casi liso, sin repliegues, con una superficie de intercambio pequeña. El mecanismo de ventilación es primitivo, pues fuerzan la entrada de aire a los pulmones con los músculos de la boca (tragando aire). Por todo ello, deben complementarla con la respiración cutánea. Reptiles: los pulmones presentan repliegues o tabiques, lo que aumenta la superficie de intercambio respecto a los anfibios. El mecanismo de ventilación es por movimientos de la caja torácica. Aves: tienen además sacos aéreos, que son extensiones de los pulmones por el cuerpo, incluido dentro de los huesos. Actúan como reservas de aire y colaboran a reducir el peso, lo que facilita el vuelo. El mecanismo de ventilación se debe a los músculos que mueven las alas. Mamíferos: presentan pulmones alveolares, que aumentan mucho la superficie de intercambio (más que en aves). Respiración por branquias en peces óseos: 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 6 de 24 3. CIRCULACION La circulación consiste en el transporte de nutrientes y desechos entre las células y las estructuras que los captan o liberan al medio externo. - Animales sencillos como poríferos o cnidarios tienen sus células más o menos en contacto directo con el medio externo y realizan sus intercambios directamente por difusión. Por ello no requieren un aparato circulatorio especializado. - Animales más complejos, cuyas células no están en contacto con el medio externo, requieren de un aparato circulatorio para realizar ese transporte. 3.1 COMPONENTES DEL APARATO CIRCULATORIO El aparato circulatorio está formado por: a) Líquido circulatorio b) Mecanismo impulsor (corazón). c) Conductos circulatorios. a) Líquidos circulatorios: formados por agua, sales minerales, proteínas, células y diferentes pigmentos. Los pigmentos respiratorios son proteínas que contienen átomos de un metal, el cual es muy eficaz uniéndose al O2 y al CO2 y por ello transporta los gases. Principales tipos: Pigmento respiratorio Líquido Organismos Color Metal (transportadores de O2) Hidrolinfa (similar Equinodermos No tiene (no puede --- al agua de mar) transportar gases) Hemolinfa Moluscos y artrópodos Hemocianina (excepto en Incolora pero azul Cu2+ animales de respiración al combinarse con traqueal, que no lo necesitan). O2. Sangre Anélidos y vertebrados Hemoglobina Rojo Fe2+ **En anélidos puede ser otro. Linfa Exclusiva de vertebrados No tiene --- b) Mecanismo propulsor: el movimiento se debe a veces a la musculatura del cuerpo o a un corazón. Existen distintos tipos de corazones: - Corazón tubular. Suele ser un vaso o cámara que se contrae. Están en algunos invertebrados como artrópodos. - Corazón tabicado o con cámaras: es un órgano hueco, dividido en cavidades (aurículas y ventrículos) y con válvulas, que impulsa la sangre con mayor eficacia que el anterior. Están en algunos invertebrados y todos los vertebrados. c) Conductos circulatorios: son las estructuras por las que viaja el líquido circulante hacia todas las zonas del cuerpo. Pueden ser: - Senos y lagunas: son cámaras que no están cerradas, sino que permiten que el líquido circulante bañe los tejidos. Se dan en la mayoría de invertebrados. - Vasos: son estructuras en forma de tubo. Están en algunos invertebrados y todos los vertebrados. Los vasos que transportan sangre son vasos sanguíneos (arterias, venas y capilares). Los vasos que transportan linfa son vasos linfáticos. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 7 de 24 MODELOS DE APARATOS CIRCULATORIOS Circulación abierta o lagunar Circulación cerrada El fluido circula por vasos cuyos extremos están abiertos, sale La sangre circula siempre por el interior de ellos para llenar lagunas y ponerse en contacto directo con de vasos. los espacios intercelulares. Después el fluido es recogido de El intercambio de sustancias se produce a nuevo en otros vasos. través de los capilares. Por tanto, la sangre no siempre circula por vasos. En algún momento sale de los vasos a los tejidos y desde ellos regresa al Ej: Anélidos, moluscos cefalópodos y corazón. (No hay capilares. El intercambio se da en las lagunas). vertebrados. Ej: Artrópodos y moluscos no cefalópodos. Dentro de la circulación cerrada, se distinguen 2 tipos: Circulación simple. Hay un único circuito. El líquido circulatorio pasa una sola vez por el corazón durante el recorrido. La sangre oxigenada se mezcla con la no oxigenada. Poca eficacia. En peces. Circulación doble. Hay dos circuitos (Circuito menor o pulmonar / Circuito mayor o sistémico). La sangre pasa 2 veces por el corazón. La doble puede ser: - Incompleta: si solo hay un ventrículo, la sangre de ambos circuitos se mezcla en él (sangre rica en oxígeno con sangre pobre en oxígeno). En anfibios y reptiles no cocodrilianos. Este sistema es poco eficaz, al bombear parte de sangre rica en oxígeno a los pulmones y parte de sangre pobre en oxígeno a las células del cuerpo. - Completa: si hay 2 ventrículos, la sangre rica y pobre en oxígeno no se mezcla. En aves, mamíferos y reptiles cocodrilianos. TABLAS COMPARATIVAS INVERTEBRADOS Grupo Anélidos Moluscos Moluscos Artrópodos VERTEBRADOS (resto) cefalópodos Circulación Cerrada Abierta Cerrada Abierta Cerrada abierta o cerrada Líquido Hemolinfa - Hemolinfa Sangre Hemolinfa Sangre circulatorio sangre **(varía) Tipo/s de Vaso ventral, Corazón Corazón Corazón tubular Corazón corazón vaso dorsal y tabicado y c. tabicado y c. y c. accesorios tabicado coraz. laterales branquiales branquiales VERTEBRADOS Peces Anfibios Reptiles Aves Mamíferos Simple Doble Corazón 2 Corazón 3 cavidades Corazón 4 cavidades cavidades Incompleta Completa Abierta Cerrada 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 8 de 24 4. EXCRECIÓN Recordar que las células utilizan los nutrientes y producen sustancias de desecho. La excreción es la eliminación de las sustancias de desecho procedentes del metabolismo celular, (tóxicas, inútiles o concentradas en exceso). Así, los órganos excretores se ocupan de mantener constantes las condiciones de su medio interno, lo que se llama homeostasis. Principales productos de excreción Productos de Origen del producto Órgano de excreción Medio excretor desecho Agua Respiración celular Riñones Orina Exceso en su consumo Piel Sudor Pulmones Vapor de agua Sales minerales Exceso en su consumo Riñones Orina Glándulas sudoríparas Sudor Glándulas salinas1 CO2 Respiración celular Pulmones Aire espirado Pigmentos biliares Proceso de degradación Aparato digestivo Heces (a las que de la hemoglobina desemboca la bilis). Sustancias Proceso de degradación Riñones Orina nitrogenadas (urea, de proteínas y ácidos ácido úrico) nucleicos 1 Las glándulas salinas se sitúan junto a los ojos de aves y reptiles marinos. Expulsan una solución muy concentrada de sal que ayuda a eliminar el exceso de sal que ingieren con la comida. Clasificación de los animales según el producto nitrogenado excretado de forma predominante: Animales Amoniotélicos Ureotélicos Uricotélicos Producto Excretan amoniaco disuelto Excretan urea diluida Excretan ácido úrico, en forma en mucha agua. en orina. semisólida (pasta) junto a las heces. Caracte- Toxicidad alta, necesita Toxicidad media, Toxicidad baja e insoluble, apenas rísticas mucha agua para diluirse y necesita diluirse un hay que diluirlo. expulsarse inmediatamente. poco. Ejemplos Animales acuáticos: Anfibios, tortugas, Mayoría de artrópodos terrestres. invertebrados acuáticos, mamíferos. Muchos reptiles, aves. larvas de anfibios, la mayoría de peces. Motivos Animales que tienen la La urea, pese a ser Animales que necesitan limitar la capacidad de captar mucha tóxica, puede ser pérdida de agua. (No pueden usarla agua de forma constante. almacenada en el para eliminar desechos diluidos). (Si el amoniaco no se expulsa interior del animal si Animales que no pueden acumular inmediatamente, el animal está disuelta en agua. mucha agua debido a su modo de moriría). vida, (aves). Fórmula Amoniaco: NH3 Urea: CH4N2O Ácido úrico: C5H4N4O3 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 9 de 24 INVERTEBRADOS En las esponjas y los cnidarios no hay sistema excretor, de forma que los Metanefridios desechos se eliminan directamente a través de la pared del cuerpo. El resto de invertebrados sí poseen órganos excretores, que pueden ser: protonefridios, metanefridios, tubos de Malpighi o glándulas verdes. (Tienen distintos nombres en los diferentes grupos y existen algunas variaciones ligeras entre ellos). Todos ellos realizan 3 procesos: Nefrostoma - Filtración (por difusión) en el extremo inicial de un tubo ENTRADA que recoge sustancias del líquido intercelular. - Reabsorción y secreción (por transporte activo, con gasto energético) a lo largo de ese tubo. - Expulsión al final del tubo de las sustancias no reabsorbidas. Salen al exterior del organismo. Veremos solo el ejemplo de metanefridios, propio de anélidos y moluscos: Son tubos enrollados abiertos por sus dos extremos: - El extremo inicial (nefrostoma): es el extremo que se abre a la cavidad corporal con forma de embudo ciliado. - El extremo final (nefridioporo): es el poro por el que se abre al exterior. - El líquido que está en la cavidad corporal y que contiene los desechos es recogido por los cilios del nefrostoma en un proceso de filtración. - Luego circula por los túbulos, donde se produce la reabsorción. - Finalmente, los desechos salen al exterior por el nefridioporo. VERTEBRADOS Eliminan la mayoría de desechos a través del aparato excretor o urinario, que posee 2 riñones que son los órganos excretores. Cada riñón está formado por más de un millón de unidades llamadas nefronas, derivadas evolutivamente de los metanefridios. La nefrona es la parte del riñón que filtra la sangre y fabrica la orina, de una forma similar, aunque más compleja, que la vista en los metanefridios. - Las nefronas de peces y anfibios son más sencillas porque eliminan sustancias más diluidas. - Las nefronas de animales adaptados al medio terrestre, (reptiles, aves y mamíferos) son más complejas porque han tenido que evolucionar para ahorrar agua, así que la orina está más concentrada que los líquidos corporales. En los mamíferos y mayoría de peces, el aparato excretor está formado por riñones, uréteres, vejiga y uretra. Es decir, posee vejiga y desemboca independientemente del aparato digestivo. Por lo tanto, la orina formada por el riñón sale por el uréter, se acumula en la vejiga y se expulsa finalmente por la uretra. En anfibios, reptiles y aves, los uréteres desembocan en la cloaca: un conducto compartido con el digestivo y el reproductor. (No hay vejiga ni uretra). 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 10 de 24 B) FUNCIÓN DE RELACIÓN EN ANIMALES 5. RECEPTORES SENSORIALES (SENTIDOS) Los receptores sensoriales son células especializadas y órganos que detectan los estímulos del medio y transmiten la información a un centro de coordinación. Fotorreceptores Los receptores pueden ser: - Células aisladas. - Corpúsculos sensitivos (grupos de células generalmente rodeadas por una cápsula). - Órganos más complejos. Los receptores se clasifican según el tipo de estímulo que reciben: Tipo de receptor Ejemplos Mecanorreceptores: reciben En invertebrados, estos receptores no se agrupan en órganos concretos y audición (vibraciones), tacto, se distribuyen por todo el cuerpo. presión y equilibrio. Equilibrio: los estatocistos de muchos invertebrados (pequeños sacos con receptores ciliados que captan el movimiento). Vertebrados: Ecolocalización. Línea lateral de los peces: detectan movimientos del agua y estímulos eléctricos. Pelos o bigotes de muchos mamíferos, detectan movimientos del agua o aire. Oído y tacto de vertebrados. Termorreceptores: reciben Fosetas de las víboras, detectan radiación infrarroja. Les permite cambios de temperatura. detectar presas en la oscuridad (visión nocturna). Quimiorreceptores: reciben Olfativos: Fosas nasales de vertebrados. sustancias químicas disueltas Antenas de invertebrados. o gaseosas (sal, azúcar, limón, Serpientes: captan olores al sacar la lengua. vinagre). Gustativos: Lengua de mamíferos. Piezas bucales y patas de insectos, (patas de las moscas). Fotorreceptores: reciben Ojos simples de muchos invertebrados, que perciben intensidad de luz cambios en la luz. (luz-oscuridad) pero no producen imágenes. (Tienen un número pequeño de fotorreceptores alineados en una cavidad). Ojos formadores de imágenes: Ojos compuestos de crustáceos e insectos, formados por miles de unidades, cada uno con una lente, producen imágenes en mosaico. Ojos con lente de vertebrados. Ojo de planaria (platelminto) Ecolocalización: mecanismo presente en murciélagos y delfines. Son capaces de Fotorre- detectar las ondas producidas por el eco. Para ello emiten un ultrasonido de baja ceptores frecuencia que cuando choca con un objeto produce un eco que puede ser detectado. Esto les permite orientarse y desplazarse incluso en la oscuridad. Algunos animales migran grandes distancias siguiendo los campos magnéticos: aves, mariposas, ballenas beluga y tortugas marinas. Otros animales tienen electrorreceptores, que detectan campos eléctricos (tiburones, rayas, algunos anfibios y mamíferos). Ambos tipos de receptores sirven para orientarse en el espacio, navegar alrededor de un obstáculo o comunicarse entre sí. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 11 de 24 6. ÓRGANOS EFECTORES Son los órganos encargados de realizar las respuestas elaboradas por los centros de coordinación ante un estímulo percibido por los receptores. Los efectores más importantes son: - Los músculos, que producen movimiento. - Las glándulas, que realizan respuestas de secreción de sustancias. Respuestas motoras En estas respuestas, el movimiento puede ser: - Sin desplazamiento, como cerrar los párpados. - Con desplazamiento, como volar. El movimiento se realiza gracias al aparato locomotor, que está formado por el esqueleto y los músculos esqueléticos. Hay 3 tipos de aparatos locomotores: 1) Aparato locomotor con hidroesqueleto. Ej: En animales invertebrados que no tienen esqueleto, como cnidarios, platelmintos, nematodos y anélidos. Consiste en una cavidad interna, llena de líquido y rodeada de músculos. La contracción de estos músculos crea presión en el fluido interno, lo que provoca un cambio de forma en el cuerpo del animal. - En las medusas, las contracciones de la pared de su cuerpo provoca la salida de agua a presión, y como resultado se desplazan en sentido opuesto. - En equinodermos el aparato ambulacral es un aparato locomotor hidrostático. Está formado por una red de conductos por los que circula el agua. Los conductos se ramifican hasta llegar a un gran número de pequeñas prolongaciones llamadas pies ambulacrales, que se alargan cuando entra en ellos el agua. 2) Aparato locomotor con exoesqueleto. Ej: típicos de moluscos y artrópodos. - Los moluscos tienen concha, en la que se insertan los músculos. Al contraerse, esto permite movimientos. - Los artrópodos tienen un exoesqueleto de quitina, en el que se insertan los músculos. 3) Aparato locomotor con endoesqueleto. Ej: típico de vertebrados. Los músculos se insertan en los huesos gracias a los tendones. Su compresión permite el movimiento. Los esqueletos de los animales no siempre están implicados en las respuestas motoras sino en la protección del animal. Por ejemplo: - El endoesqueleto de los equinodermos. - El esqueleto de espículas de los poríferos. Respuestas secretoras Se llama glándulas exocrinas a órganos formados por conjuntos de células secretoras de sustancias, que las vierten al exterior del organismo. Algunos ejemplos de glándulas exocrinas animales son: - Glándulas productoras de veneno, usadas como defensa o para atrapar presas. Arañas, serpientes, anfibios. - Glándulas digestivas: glándulas salivales, hígado, páncreas, glándulas gástricas e intestinales. - Glándulas sebáceas y sudoríparas. - Glándulas productoras de mucus. - Glándulas productoras de feromonas, que son señales químicas de comunicación entre individuos. Los insectos sociales como las hormigas o las abejas se comunican por medio de feromonas. Las glándulas endocrinas son otro tipo de glándula. Fabrican hormonas, que también producen respuestas secretoras, como veremos en el apartado del sistema endocrino. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 12 de 24 7. SISTEMA NERVIOSO INVERTEBRADOS A medida que se asciende en la escala evolutiva, se hace más complejo. Hay varias posibilidades: 1. Sistema nervioso de red difusa. Cnidarios Es la forma más simplificada y menos evolucionada de sistema nervioso. Es una red de neuronas en la piel del cuerpo del organismo. No existe ningún centro nervioso. Es más denso en boca y tentáculos (poseen receptores táctiles). El impulso nervioso se expande en todas direcciones. Esto es debido a que la neurona transmite información en las dos direcciones. Es decir, un estímulo en una zona del cuerpo provoca que el impulso nervioso se propague en todas direcciones y que todo el organismo ejecute la respuesta. 2. Sistema nervioso anular o radial. Equinodermos Formado por: - Un anillo nervioso que rodea el esófago. - 5 cordones nerviosos radiales, uno para cada área corporal, que salen del anillo. No hay centros nerviosos. 3. Sistema nervioso cordal. Platelmintos, nematodos. Formado por: - Aparece por primera vez una región cefálica, con 2 ganglios cerebroides que forman un cerebro simple. - 2 cordones nerviosos salen de la región cefálica y recorren el animal. Estos tienen múltiples nervios laterales por todo el cuerpo. Es el sistema ganglionar más sencillo y recuerda en la forma a una escalera de mano. (Un ganglio es un abultamiento formado por la acumulación de cuerpos de neuronas.) Es un precedente de los sistemas nerviosos central y periférico. Supone un considerable aumento de complejidad porque contiene 3 tipos de neuronas: sensitivas, motoras y de asociación, que transmiten el impulso nervioso en un único sentido. 4. Sistema nervioso ganglionar ventral (ganglios unidos entre sí). Anélidos, moluscos y artrópodos. Los animales segmentados, (como anélidos y artrópodos), suelen tener un ganglio en cada segmento corporal. Estos ganglios se conectan mediante axones formando cordones nerviosos ventrales (situados en el vientre). a) Anélidos. Es el primer grupo que presenta este sistema. Formado por: - 2 ganglios cerebroides que están unidos. - Un anillo nervioso que rodea al esófago (collar periesofágico), que conecta los ganglios cerebroides con la cadena ventral de ganglios. - Una doble cadena ventral de ganglios que están conectados entre sí como una escalera de cuerda. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 13 de 24 b) Moluscos. Es el grupo donde más se desarrolla el sistema nervioso ganglionar. Formado por: - Ganglios cerebroides: 3 o más según el grupo. - Collar periesofágico. - 2 cordones nerviosos con ganglios, comunicados entre sí, que recorren el resto del cuerpo. *no se ve bien en dibus. Los moluscos ejemplifican bien la correlación entre la complejidad del sistema nervioso y los hábitos de vida: Cerebro - Lós sésiles (inmóviles) y los de movimientos lentos como las almejas, tienen poca o ninguna cefalización y sus órganos de los sentidos son muy sencillos. - Los cefalópodos, con una vida activa y cazadores, tienen el sistema nervioso central más sofisticado de todos los invertebrados y Ganglios se les considera los más inteligentes. Las neuronas de los pulpos están concentradas en el centro del cuerpo y forman el cerebro. Tienen órganos de los sentidos muy desarrollados que les permiten ser depredadores muy eficaces. c) Artrópodos. Formado por: - Región cefálica (cerebro) formado por 3 ganglios, mayor que en otros grupos, debido al desarrollo de los órganos de los sentidos. - De ellos parte una cadena ganglionar ventral muy concentrada. 5. Tubo neural dorsal o sistema tubular. El sistema nervioso dorsal en forma de tubo es característico de cordados, llegando a su máximo desarrollo en vertebrados. Formado por: - El tubo neural, que es la médula espinal y su ensanchamiento en la cabeza es el encéfalo. - De esta estructura parten nervios a todo el cuerpo. EVOLUCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO Según avanzamos en la escala evolutiva: - Aumenta el número de células nerviosas. - Se produce el proceso llamado “cefalización”: concentración de neuronas en la región anterior (cabeza) del animal, formando ganglios cerebrales, que continuan agrupándose en ganglios mayores y más numerosos, lo que da lugar al encéfalo - Aumenta el número de interneuronas y de los contactos entre ellas, las sinapsis. - Las células nerviosas se especializan para realizar distintas funciones. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 14 de 24 8. SISTEMA ENDOCRINO 8.1 CONCEPTOS GENERALES Se llama sistema endocrino u hormonal a un sistema del organismo cuya función es coordinar el funcionamiento de otros órganos del cuerpo, junto al sistema nervioso. (endo: hacia dentro, crino: segregar) - El sistema endocrino fabrica hormonas. - El sistema endocrino generalmente está formado por un conjunto de glándulas, como por ejemplo la tiroides. Una glándula es un conjunto de células secretoras de sustancias químicas. ¿Qué son esas células secretoras? Son células especializadas en fabricar ciertas sustancias y en verterlas al medio extracelular. (Las sustancias se fabrican dentro de la propia célula). - Algunos de esos órganos son glándulas endocrinas exclusivamente (no tienen otras funciones). - En cambio, otros órganos tienen funciones endocrinas y no endocrinas. Una hormona es una sustancia química que ejerce un efecto sobre el funcionamiento de ciertas células del organismo. Para llegar a ellas, las hormonas son transportadas por la sangre. (Las hormonas son pequeñas moléculas, como proteínas o lípidos). Por tanto actúan como mensajeros químicos. Características: - Las hormonas son muy específicas: sólo ejercerán su acción sobre algunas células concretas del cuerpo (llamadas células diana), que son capaces de reconocer la hormona y de responder ante ella. - La concentración de hormonas es pequeña y está muy controlada. Las hormonas, según su origen, pueden ser: - Hormonas (glandulares), producidas por glándulas endocrinas. - Neurohormonas, producidas por células neurosecretoras. (Son neuronas especializadas en producir y secretar neurohormonas). - Hormonas tisulares, producidas por células epiteliales especializadas. Ejercen su acción tan solo en las células próximas. - Feromonas, son mensajeros químicos para el intercambio de información entre distintos organismos. Son importantes en la atracción sexual. Son liberadas al exterior por glándulas exocrinas 8.2 INVERTEBRADOS En invertebrados no suelen existir auténticas glándulas endocrinas así que lo más habitual es la regulación por neurohormonas. Son menos conocidas que las de vertebrados. Algunos ejemplos de funciones realizadas por las neurohormonas serían: - Regular la regeneración en cnidarios y anélidos. - Regular los cambios de color, que permiten al animal mimetizarse con el entorno. - Intervenir en la reproducción: formación de gametos y apareamiento. - Regular el crecimiento, muda y metamorfosis. Ejemplo (muy simplificado): En los insectos inmaduros hay una glándula que genera una hormona juvenil que inhibe la metamorfosis, es decir, mantiene el estado larvario. Cuado algún factor ambiental afecta a las neuronas secretoras del cerebro, estas se activan y producen una hormona que afecta a otra glándula, la cual produce la hormona ecdisona, que hace avanzar la muda y la metamorfosis. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 15 de 24 8.3 VERTEBRADOS La mayor parte de las glándulas y hormonas son comunes a todos los grupos de vertebrados. Por ejemplo: Adrenalina – alerta en vertebrados. Insulina – regulación de la glucosa en vertebrados. Esto es muestra de que se trata de un sistema heredado de los vertebrados primitivos. 8.3.1 REGULACIÓN NEUROENDOCRINA Se llama regulación neuroendocrina al proceso de control realizado por el eje hipotálamo-hipofisario, que estimula o inhibe el funcionamiento de las distintas glándulas endocrinas. Hipotálamo. Es una pequeña parte del encéfalo. Produce varias neurohormonas que actúan sobre la hipófisis: se llaman factores liberadores porque controlan la liberación de 6 hormonas secretadas por la hipófisis. Hipófisis. Es una glándula situada en la base del cerebro y está unida al hipotálamo físicamente. Es controlada por el hipotálamo y a su vez, controla al resto de glándulas endocrinas. Segrega varias hormonas, algunas de las cuales son: a) 4 hormonas trópicas (afectan a glándulas endocrinas periféricas). Abrev Nombre en inglés del que deriva Nombre en español Glándula estimulada ACTH (Adrenocorticotropic hormone) Hormona adrenocorticotropa Corteza suprarrenal (parte de la glándula suprarrenal) FSH (Follicle-stimulting hormone) Hormona foliculoestimulante Folículos (ovarios) y testículos LH (Luteinizing hormone) Hormona luteinizante Ovarios y testículos TSH (Thyroid-stimulating hormone) Hormona tirotrópica Tiroides b) Varias hormonas de acción directa (afectan a tejidos no endocrinos). Ej: GH (hormona del crecimiento). Favorece el desarrollo de hueso y músculo. El proceso de control es así: 1. El hipotálamo segrega factores liberadores que llegan a la hipófisis. 2. En ella, los factores liberadores estimulan la secreción de hormonas trópicas. (Éstas son, por definición, hormonas cuya función es estimular la producción de otras hormonas en glándulas endocrinas periféricas). 3. Las hormonas trópicas son transportadas por la sangre para estimular las glándulas endocrinas correspondientes. 4. Éstas segregan a su vez sus propias hormonas, que realizan 2 acciones: a. Su acción hormonal específica en su órgano diana. b. Retroalimentar el eje hipotálamo-hipofisario para modular su actividad. Se trata de un sistema de retroalimentación negativo (feedback): - Cuando la concentración en sangre de una hormona disminuye por debajo de cierto valor límite, el eje hipotálamo-hipofisario lo detecta y envía hormonas a la glándula que la produce, para activarla y que aumente la secreción. - Cuando la concentración supera cierto límite, el eje hipotálamo-hipofisario también lo detecta y deja de estimular la glándula. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 16 de 24 8.3.2 GLÁNDULAS ENDOCRINAS PERIFÉRICAS Su actividad depende generalmente de la hipófisis. Secretan hormonas que actúan sobre los tejidos diana definitivos. Ejs: Páncreas – segrega insulina y glucagón. Su función es controlar la concentración de azúcar en sangre. Ovarios – segrega estrógenos, progesterona y en menor cantidad testosterona. Intervienen en la reproducción. Glándulas suprarrenales – segregan entre otras, adrenalina. Su función es actuar en situaciones de estrés. Tiroides – activa el metabolismo. 8.3.3 FUNCIONES REGULADAS POR EL SISTEMA ENDOCRINO A continuación se indican algunas de las principales funciones que están reguladas por hormonas en vertebrados: - Crecimiento y desarrollo del cuerpo: hormona del crecimiento, hormona tiroidea T3. - Control de ciertas sustancias en sangre (como glucosa o calcio): insulina, glucagón, cortisol... - Sexo y reproducción: hormonas sexuales como testosterona, estradiol, progesterona... - Filtración en el riñón: aldosterona, ADH... - Procesos digestivos. Ejemplo: La mucosa del tubo digestivo contiene un conjunto de células secretoras dispersas que segregan distintas hormonas tisulares, que regulan actividades digestivas como la secreción de jugos gástrico, pancreático y bilis. Hormona Producida por Estímulo que la desencadena Acción hormonal Gastrina Pared del estómago Presencia de alimentos ricos en proteínas Producción de HCl Colicisto- Pared del duodeno Presencia de alimentos ricos en grasas Contracción de la vesícula quinina biliar para liberar bilis Secretina Pared del duodeno Presencia de sustancias ácidas Producción de jugo pancreático 8.4 ¿CÓMO ACTÚAN LAS HORMONAS? Mecanismos de acción hormonal Varía según el tipo de hormona: - Hormonas liposolubles: Atraviesan la membrana de la célula y en el citoplasma se unen a proteínas receptoras específicas. Así pueden entrar al núcleo y afectan a la transcripción de ciertos genes. Con esto se aumenta (o disminuye), la síntesis de determinadas proteínas, que son las que producirán los efectos de la hormona. - Hormonas hidrosolubles: no pueden entrar a la célula así que se unen a receptores específicos en la superficie de la membrana plasmática. Esto produce alguna señal química dentro de la célula, que afectará internamente a genes o enzimas. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 17 de 24 C) FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN EN ANIMALES La reproducción tiene como finalidad generar nuevos individuos. Existen 2 tipos: Diferencias entre Reproducción SEXUAL Reproducción ASEXUAL Células que participan Células especializadas en la reproducción Células no especializadas (gametos) Número de progenitores Dos Uno ¿Cómo son los Todos son distintos (y mezcla de la Todos son idénticos descendientes? información genética de los dos progenitores) (e iguales al progenitor) Algunos organismos presentan ambos tipos de reproducción: Plantas, hongos, etc. 9. TIPOS DE REPRODUCCIÓN 9.1 REPRODUCCIÓN ASEXUAL (Aunque el tema trate sobre animales, en este apartado vamos a citar también ejemplos de otros reinos para tener una visión de conjunto). TIPOS DE REPRODUCCIÓN ASEXUAL a) En organismos unicelulares - Bipartición: Hay 2 células hijas y tienen tamaño semejante. Ej: Bacterias y protozoos. - Gemación: Hay 2 células hijas y tienen tamaño desigual, una se queda con la mayor parte del citoplasma y orgánulos. Ej: Levaduras. - Esporulación: Se forman varias células hijas a la vez, llamadas esporas. Primero ocurren varias mitosis, sin que se divida el citoplasma. Después cada núcleo se rodea de una porción de citoplasma y de su propia membrana. Finalmente, todas las esporas se liberan a la vez al romperse la membrana de la célula originaria. Ej: amebas, algunos protozoos esporofitos, algunos líquenes. b) En organismos pluricelulares - Esporulación. Unos órganos llamados esporangios, generan esporas con el mecanismo anterior. Ej: algas, hongos, musgos y helechos. - Gemación. Se basa en la existencia de yemas: grupos de células embrionarias en distintas zonas del progenitor. La yema puede: a) Separarse del progenitor y formar un individuo aislado. (Hidras). b) Quedarse unida y formar parte de una colonia. (Corales). Ej: Es propia de esponjas y algunos cnidarios (pólipos). - Escisión o fragmentación. Un individuo se divide en 2 o más fragmentos y cada uno es capaz de dar lugar a un organismo entero. Ej: algunos poríferos, cnidarios y platelmintos. Algunos animales que se reproducen sexualmente, son capaces de regenerar un fragmento perdido por amputación, (es decir, se fragmentó por accidente). A veces, si el fragmento es lo suficientemente grande, origina un individuo nuevo. Es el caso de la regeneración de las estrellas de mar o las lombrices de tierra. Esto ocurre porque los animales sencillos como estos tienen mayor abundancia de células madre totipotentes, (capaces de diferenciarse en todos los tipos celulares necesarios para generar un individuo completo). Si el fragmento desprendido tiene dichas células, podrá regenerarse. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 18 de 24 9.2 REPRODUCCIÓN SEXUAL Los animales tienen órganos sexuales llamados gónadas, que fabrican las células especializadas en la reproducción (gametos). - Las gónadas femeninas son los ovarios y producen gametos femeninos (óvulos). - Las gónadas masculinas son los testículos y producen gametos masculinos (espermatozoides). Según el organismo tenga uno o dos sexos, se distinguen: - Especies con sexos separados: Individuo de sexo masculino, es el que genera un gameto pequeño y móvil (espermatozoide). Individuo de sexo femenino es el que genera un gameto grande e inmóvil (óvulo). - Especies hermafroditas: El individuo posee ambos sexos, ya que produce gametos masculinos y femeninos. (No suelen recurrir a la autofecundación sino que prefieren aparearse con otro hermafrodita). Ej: caracoles, babosas, lombrices de tierra, sanguijuelas, platelmintos como la tenia, etc. 9.3 COMPARACIÓN ENTRE REPRODUCCIÓN ASEXUAL Y SEXUAL ASEXUAL SEXUAL Es la forma más primitiva de reproducción y se basa en la Es la forma más evolucionada de reproducción mitosis. y se basa en la meiosis. Ventajas: Inconvenientes: - Proceso sencillo y rápido: genera muchos descendientes en - Genera menos descendientes y más poco tiempo. despacio. - Tiene menos coste energético. - Es más complejo (mayor coste energético). - Sólo es necesario un individuo para producir descendientes. - Es más largo (las poblaciones crecen más Así que es un buen medio de dispersión para los organismos lentamente). sedentarios. Ventajas: - Útil en colonización de medios homogéneos y para crecer la Los individuos son una mezcla de información población muy rápido. genética. Esto aumenta la variabilidad Inconvenientes: genética de las poblaciones, sobre la que la Los individuos son genéticamente iguales, por tanto no se selección natural puede actuar. pueden adaptarse unos mejor que otros a un cambio Esta variabilidad es particularmente importante ambiental. Esto supone un grave riesgo para la supervivencia para la adaptación a un entorno nuevo o de la especie, ya que todos los individuos se verían afectados cambiante, situación en la que la supervivencia de igual modo por cualquier cambio desfavorable de las puede verse favorecida por unas condiciones ambientales. combinaciones genéticas más que por otras. Presente en: Está muy extendida entre todos los reinos, Presente en: En los organismos más independientemente de que tengan además reproducción sexual. evolucionados. Pero es típica de seres unicelulares, algas, hongos y plantas. Pocos animales la tienen, y serían de los más primitivos. Ejemplo: Esponjas, organismo con reproducción tanto asexual como sexual. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 19 de 24 9.4 TIPOS “ESPECIALES” DE REPRODUCCIÓN Algunos tipos de reproducción no encajan como reproducción sexual o asexual, sino que tienen variaciones que los sitúan a medio camino entre ambas. Son: Partenogénesis. Una hembra puede producir descendientes a partir de óvulos no fecundados. Es decir, no existe fecundación, pero el gameto femenino (sin fecundar) es capaz de desarrollar un nuevo individuo. Por ejemplo, en las abejas, cuando la reina pone huevos: - Si no son fecundados, por partenogénesis, producen machos haploides (zánganos). - Si son fecundados, dan hembras (obreras o reinas) diploides. Ej: algunos nematodos, insectos (abejas, hormigas), crustáceos… y muy excepcionalmente en algunos vertebrados (peces, anfibios). Poliembrionía. Consiste en que el embrión se fragmenta durante las primeras fases de su desarrollo y da lugar a varios embriones iguales, que son viables. Es el proceso por el que surgen los gemelos en humanos. Ej: Ocurre en el armadillo. Metagénesis (alternancia de generaciones o reproducción alternante). En el ciclo de vida de un individuo existe una alternancia de generaciones, una generación tiene reproducción sexual y la siguiente generación la tiene asexual (por gemación o escisión). Un ejemplo común es el de algunos cnidarios, en los que se alternan 2 fases: - Una fase de pólipo, que vive fijo al sustrato y cuya reproducción es asexual por fragmentación. - Una fase de medusa, que vive libre y se reproduce sexualmente. (No confundir con un individuo que tenga reproducción sexual y al mismo tiempo tenga la capacidad de reproducirse de forma asexual, porque aquí se trata de la misma generación siempre). 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 20 de 24 10. ETAPAS DE LA REPRODUCCIÓN SEXUAL 10.1 GAMETOGÉNESIS La reproducción sexual conlleva 3 procesos: Gametogénesis / Fecundación / Desarrollo embrionario. Gametogénesis: es la formación de gametos haploides a partir de células germinales diploides por meiosis. a) Estructura del óvulo El óvulo, y más tarde el óvulo maduro o huevo, está formado por 3 partes: - Núcleo. - Citoplasma, contiene el vitelo, que sirve de almacén de nutrientes, (yema del huevo) - Envolturas (varias), que protegen todo lo anterior. (Además de la membrana plasmática, hay una capa de proteínas y otra de células). b) Estructura del espermatozoide - Cabeza: parte más ancha, que contiene el núcleo y el acrosoma, (que contiene enzimas para digerir las envolturas del óvulo). - Pieza intermedia: Contiene mitocondrias para producir la energía necesaria para su desplazamiento. También contiene el centriolo/s que organizan el flagelo. - Cola: formada por un filamento rodeado de una vaina de citoplasma que se va reduciendo hasta desaparecer. La gametogénesis ocurre en las gónadas: femenina (ovario) y masculina (testículo). En ambos casos, el proceso tiene 3 fases, similares: FASES Espermatogénesis Ovogénesis Fase de Las celulas germinales (espermatogonias, 2n) Ovogonias (igual proceso) proliferación sufren mitosis sucesivas. Fase de Las espermatogonias aumentan de tamaño y Ovocitos primarios (2n) crecimiento se transforman en espermatocitos primarios (2n). Fase de Espermatocitos primarios (2n) meiosis I Ovocitos primarios (2n) meiosis I maduración 2 espermatocitos secundarios (n) 1 ovocito secundario (n) + 1 cuerpo polar (n) meiosis II 4 espermátidas (n) meiosis II 1 óvulo + 1 cuerpo polar y otros Fase de Las espermátidas sufren una serie de 2 cuerpos polares (n) diferenciación transformaciones morfológicas convirtiéndose en espermatozoides: formación del flagelo, del acrosoma, etc. El óvulo alcanza gran tamaño porque en las 2 divisiones meióticas, se queda con la mayor parte del citoplasma, mientras que los 3 cuerpos polares son muy pequeños, y degenerarán. Las principales diferencias entre los procesos son: - El número de gametos producido por célula germinal (1 óvulo frente a 4 espermatozoides). - El tamaño del óvulo frente a los espermatozoides. - En la ovogénesis no hay fase de diferenciación. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 21 de 24 10.2 FECUNDACIÓN Fecundación es la unión de los gametos para formar el cigoto. El encuentro de los gametos siempre se hace en medio líquido. TIPOS DE FECUNDACIÓN Fecundación externa: Fecundación interna: - Ocurre en el agua, a la que los individuos lanzan - Ocurre en el interior del aparato reproductor sus gametos. femenino, por lo que es necesario el - Ambos sexos liberan sus gametos en el agua al apareamiento entre machos y hembras. mismo tiempo, donde deben encontrarse mientras - El líquido seminal sirve como medio acuático. son viables. Para ello los animales suelen Tiene ventajas evolutivas: aproximarse. (Los espermatozoides carecen de - Protege a los gametos de los peligros del medio sustancias de reserva y no pueden vivir mucho tiempo. externo. Para alcanzar el óvulo es necesario que sean expulsados - Requiere producir menos gametos. a la vez y en el mismo lugar). - Dado que la unión de gametos es al azar, requiere que estos animales fabriquen y expulsen muchos gametos. Propia de la mayoría de animales acuáticos y de Propia de animales terrestres. otros ligados al agua, como los anfibios. También en algunos acuáticos como mamíferos marinos y peces cartilaginosos. Dentro de la fecundación interna, hay distintas formas de introducir los espermatozoides en las hembras: - Poner en contacto las cloacas. En insectos, aves, reptiles. (Cloaca: parte final del tubo digestivo que se abre al exterior por el ano. A ella confluyen también los aparatos genitales). - Mediante órganos copuladores (penes). En mamíferos. - Con órganos especializados para introducir los espermatozoides, como pueden ser aletas (tiburones), tentáculos modificados (calamares y pulpos), palpos (arañas), etc. En animales hermafroditas la fecundación se puede producir de 2 maneras: - Autofecundación: entre el gameto masculino y femenino del mismo individuo. Tiene el inconveniente de que no genera variabilidad porque lo que muchos animales han desarrollado adaptaciones para evitarla. - Fecundación cruzada: entre dos individuos hermafroditas distintos. Es lo más habitual. FASES DE LA FECUNDACIÓN - El óvulo libera sustancias para atraer a los espermatozoides. - Los espermatozoides rodean al óvulo y empiezan a segregar enzimas con su acrosoma, que les ayudan a penetrar en las capas externas del óvulo, (formadas por grupos de células que hay que ir separando). - El primer espermatozoide que alcanza la membrana plasmática del óvulo, fusionará su membrana con la del óvulo (entra solo la cabeza, no la cola). - Activación del óvulo: incluye varios procesos: Se rodea de una cubierta que impide la entrada de otros espermatozoides. (membrana de fecundación). Completa la meiosis II (hasta ahora era un ovocito secundario) convirtiéndose en un óvulo. - Unión de los 2 núcleos. El material genético de ambos se encierra en una membrana común formando el núcleo del cigoto. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 22 de 24 10.3 DESARROLLO EMBRIONARIO Es el proceso desde que se forma el cigoto hasta que nace el nuevo individuo. También se llama embriogénesis. Se distinguen 3 tipos de animales según la embriogénesis: - Vivíparos: el embrión se desarrolla dentro del aparato reproductor de la hembra, y se nutre de ella. El desarrollo termina en el parto. - Ovíparos: el embrión se desarrolla fuera del aparato reproductor de la hembra y se nutre de las sustancias de reserva del huevo. El desarrollo termina con la eclosión del huevo. - Ovovivíparos: caso intermedio. El embrión se desarrolla en el interior de la hembra, pero se encuentra en un huevo. Ej: algunos anfibios, tiburón. En la embriogénesis se pueden distinguir varias etapas o estadios embrionarios: 1. Segmentación: El cigoto se divide varias veces, dando células hijas llamadas blastómeros que forman una estructura llamada mórula. Es una masa de células esférica y compacta con aspecto de mora. Esto se produce sin crecimiento en volumen, por lo que las células son cada vez más pequeñas. Esto aumenta el área total de la superficie de las membranas celulares, lo que facilita la incorporación de los nutrientes. 2. Blastulación: Los blastómeros siguen dividiéndose y migran hacia el exterior. Así se forma una nueva estructura, la blástula. Está formada por: Blastodermo: Una única capa celular externa. Blastocele: un hueco interior lleno de fluido. 3. Gastrulación: Se produce cambio de posición de células y plegamiento del embrión, lo que genera una nueva estructura, la gástrula. La gástrula se caracteriza por tener: - Arquénteron: una cavidad interior comunicada con el exterior por un orificio (blastoporo). - 2 capas distintas u hojas embrionarias: Endodermo (capa que recubre el arquénteron). Ectodermo (capa externa) Los animales diblásticos, como esponjas y cnidarios, se caracterizan porque presentan sólo estas 2 capas. Los animales triblásticos, que son todos los demás, tienen una tercera capa embrionaria entre las otras 2, el mesodermo. En ella puede formarse una cavidad interna (celoma). El celoma es muy importante y los metazoos se dividen según esta característica en: - Acelomados: no tienen celoma. (Platelmintos). - Pseudocelomados: tienen una cavidad interna pero su origen es diferente. (Nematodos). - Celomados: tienen verdadero celoma, que dará origen en el adulto a la cavidad del cuerpo en la que se sitúan muchos de los órganos. Son la mayoría de invertebrados y todos los vertebrados. 4. Organogénesis: Fase en la que se forman los distintos tejidos y órganos del animal, por diferenciación celular a partir de las 3 hojas embrionarias. Ejemplos: Hoja embrionaria Tejidos definitivos Ectodermo Epidermis y formaciones epidérmicas (pelos, plumas, glándulas sebáceas etc). Epitelio de aberturas naturales del cuerpo (mucosas). (Boca, nariz y ano). Todo el tejido nervioso. Endodermo Aparato digestivo. Aparato respiratorio. Mesodermo Dermis. Esqueleto. Musculatura. Aparato circulatorio, excretor y reproductor. 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 23 de 24 10.4 DESARROLLO POST-EMBRIONARIO El desarrollo embrionario termina con el parto o la eclosión del huevo. El desarrollo post-embrionario es el proceso por el cual el desarrollo continúa hasta que el individuo llega a la fase adulta o reproductora (madurez sexual). Se pueden distinguir 2 tipos: Desarrollo directo: las crías nacen (o eclosionan) con un aspecto igual a los adultos. El desarrollo consiste solo en aumentar de tamaño (y alguna pequeña modificación). Ej: reptiles, aves y mamíferos y algunos insectos. Desarrollo indirecto: las crías nacen con un aspecto o características distintas a los adultos. El animal surge de un huevo en estado larvario. Para convertirse en adulto debe sufrir grandes cambios morfológicos (metamorfosis). Ej: gusanos, moluscos, equinodermos, crustáceos, la mayoría de los insectos, peces y anfibios. Se llama Larva al animal en estado de desarrollo, cuando ha abandonado las cubiertas del huevo y es capaz de nutrirse por sí mismo, pero aún no ha adquirido la forma y la organización propia de los adultos de su especie. Hay principalmente 2 tipos de metamorfosis: - Metamorfosis simple: De los huevos nacen larvas parecidas a los adultos. Esas larvas sufren mudas para ir aumentando de tamaño (y a veces desarrollar estructuras del adulto, como las alas o los aparatos reproductores). No hay periodos de inactividad ni para de alimentarse. Ej: anélidos, moluscos, anfibios, equinodermos y algunos insectos (como el saltamontes). Se llama muda al cambio del exoesqueleto de un artrópodo, para poder crecer. Durante el desarrollo de un individuo, el exoesqueleto impide un crecimiento continuo. Por eso el organismo debe desprenderse de él, crecer muy rápido y fabricar después otro exoesqueleto. La muda se repite varias veces a lo largo de la vida de un individuo. - Metamorfosis completa: de los huevos nacen larvas muy distintas de los adultos. Esas larvas se transforman en un estadio intermedio (llamado pupa o crisálida). Tiene un periodo de inactividad donde tampoco se alimenta. La pupa se transforma después en el individuo adulto. Ej: la mayoría de insectos, como las mariposas. Otros ejemplos de organismos con metamorfosis que no son insectos: Moluscos bivalvos (ostra) Peces (esquema genérico) Equinodermos (estrella de mar) Como se ve, a veces, existen varios estados larvarios distintos 1º Bach. Bio, Geo y CC. Amb. Tema 6 ANIMALES Pag 24 de 24 10.5 CUADRO RESUMEN: REPRODUCCIÓN EN LOS DISTINTOS GRUPOS DE ANIMALES R. SEXUAL Reproducción Sexo Tipo de Lugar de GRUPOS Herma- Fecundación ASEXUAL sepa desarrollo desarrollo rado frodita ESPONJAS CNIDARIOS Sí, (por Externa e PLATELMINTOS escisión) Sí Sí Indirecto Ovíparos interna ANÉLIDOS MOLUSCOS No Excepciones EQUINODERMOS Regeneración Sí Externa Indirecto Ovíparos CRUSTÁCEOS No Sí Sí Externa e Indirecto Ovíparos interna INSECTOS Y No Sí Interna Indirecto Ovíparos ARÁCNIDOS* (espermatóforos) Directo* ovovivíparos PECES No Sí Externa, Directo, Ovíparos y interna indirecto ovovivíparos ANFIBIOS No Sí No Externa Indirecto Ovíparos REPTILES Regeneración Sí Ovíparos y ovovivíparos Interna Directo AVES No Sí Ovíparos MAMÍFEROS No Sí Vivíparos ACTIVIDAD. Leer la tabla durante unos minutos y anotar al menos 2 conclusiones generales que puedan extraerse de ella. Metamorfosis del erizo de mar