Sistemas de Excreção e Circulação em Animais

Excreção

A excreção não é apenas um mecanismo para a remoção de produtos residuais, mas também mantém a composição química e as características do ambiente interno.

Todas as funções em que o corpo expele algo para fora são consideradas excreção: lágrimas, sêmen, cera de ouvido, etc.

Os resíduos são removidos do catabolismo celular através da excreção. Geralmente, a excreção é confundida com a defecação (eliminação de resíduos não digeridos ou não absorvíveis pelo organismo através do ânus) ou com a secreção (produção pelo organismo de substâncias potencialmente úteis que são lançadas para fora mais tarde).

Processo de Excreção

O processo de excreção envolve três etapas principais:

• Filtração: Passagem de substâncias do meio interno para dentro de tubos excretores por um processo de difusão. É um processo espontâneo que ocorre devido a um gradiente de concentração.
• Reabsorção: Retorno ao ambiente interno de substâncias (água, matéria orgânica, sais, etc.) que são essenciais para o corpo e que haviam sido filtradas para dentro do tubo. Este processo gasta energia.
• Secreção: Transferência por transporte ativo de substâncias do ambiente interno para o órgão excretor que não foram filtradas, por estarem menos concentradas, para formar a urina. Requer energia.

Produtos Residuais

As principais substâncias excretadas por animais podem ser classificadas em dois grupos:

• Não Nitrogenados: Consistem principalmente de CO2 (eliminado pela respiração), água (eliminada por meio do aparelho excretor, transpiração e expiração), minerais (eliminados na urina e suor) e pigmentos biliares (removidos através das fezes).
• Produtos Nitrogenados: Provenientes do metabolismo de aminoácidos e ácidos nucleicos. Esses compostos podem ser removidos sob a forma de várias substâncias. Dependendo da substância predominantemente excretada, os animais são classificados em três grupos:
  • Amoniotélicos: (Peixes) O produto de excreção é a amônia.
  • Uricotélicos: (Insetos, aves e répteis) O produto de excreção é o ácido úrico.
  • Urotélicos: (Anfíbios, répteis, tartarugas e mamíferos) O produto de excreção é a ureia.

Tipos de Tubos Excretores

O tubo excretor possui uma extremidade em contato com o exterior e a outra extremidade em fundo cego. O tubo é oco e tem uma parede formada pelo endotélio.

Órgãos Excretores em Invertebrados

Grupos menos desenvolvidos (Cnidários e Poríferos) não possuem órgãos especializados na excreção, eliminando os resíduos diretamente para o exterior através da superfície corporal. Os demais invertebrados desenvolveram estruturas anatômicas especializadas ou órgãos excretores.

Órgãos Excretores em Vertebrados

Os órgãos excretores dos vertebrados são os rins, que são formados por um conjunto de unidades chamadas néfrons.

Nos mamíferos, as fêmeas possuem um sistema excretor totalmente independente do sistema reprodutivo feminino, enquanto nos machos, a uretra é uma parte comum tanto ao aparelho excretor quanto ao reprodutor.

Rins

• Cápsula Renal: Camada mais externa.
• Área Cortical: Forma uma cobertura contínua sob a cápsula renal, que apresenta algumas extensões para o interior.
• Medula: Localiza-se nas extensões do córtex e apresenta-se estriada.
• Pelve Renal: É uma área de tubos que recolhem a urina.

Néfron

O néfron é composto por um corpúsculo renal, que realiza a filtração do plasma sanguíneo, e um túbulo enrolado de comprimento variável, com diferentes especializações morfológicas e funcionais, onde ocorrem os processos de reabsorção e eliminação ativa de solutos. Os túbulos de vários néfrons se unem em ductos coletores e esvaziam no ureter.

Formação da Urina

A urina é um líquido composto por água e substâncias residuais. O processo de formação da urina ocorre nos néfrons em três fases: Filtração, que filtra o sangue na cápsula de Bowman; Reabsorção, que recupera as substâncias úteis que vazaram para a cápsula de Bowman; e Secreção, na qual algumas substâncias passam do sangue para a urina já formada no néfron. A urina formada passa para os ductos coletores renais, em seguida para os ureteres, e destes para a bexiga, onde é armazenada até ser eliminada através da uretra.

Excreção e Pressão Osmótica

A excreção não serve apenas para expulsar os resíduos, mas também regula a quantidade de água e minerais para manter a concentração constante do equilíbrio interno e osmótico.

Diferentes estratégias para evitar a perda ou ganho de H2O:

• Animais Simples: Possuem um meio isotônico em relação ao exterior, o que não implica qualquer perda ou ganho de água.
• Animais de Água Doce: Possuem seu ambiente interno hipertônico. Um fluxo contínuo de água por osmose provocaria problemas graves nesses animais, de modo a compensar, eles não bebem água e urinam muito.
• Animais de Água Salgada: Possuem um meio hipotônico e tendem a perder água por osmose. Utilizam duas estratégias diferentes:
  • Peixes Ósseos: Bebem muita água e não urinam, e possuem bombas nas brânquias que regulam o acúmulo de sais.
  • Peixes Cartilaginosos: Possuem seu meio interno isotônico em relação ao exterior. Para isso, mantêm ureia em solução em suas células.
• Animais Terrestres: Tendência a perder água e são os mais adaptados para a retenção urinária. Para este efeito, possuem túbulos néfrons muito longos, de forma que o filtrado se move através dos túbulos e ao longo de todo o percurso reabsorve água.

O Transporte de Substâncias

Em animais mais simples, o transporte de substâncias é facilitado pelo fluido extracelular, enquanto em animais mais complexos, o sistema circulatório é composto por fluidos, vasos e um mecanismo de bombeamento.

A Circulação de Fluidos

Composta por água, minerais, proteínas, etc., e uma série de pigmentos responsáveis pelo transporte de gases.

• Hidrolinfa: Própria dos equinodermos. Sua composição é semelhante à da água do mar e não possui moléculas transportadoras de gás. Suas funções são apenas o transporte de nutrientes e resíduos metabólicos.
• Hemolinfa: É típica de muitos invertebrados. Em alguns deles, contém um pigmento respiratório, a hemocianina.
• Linfa: É exclusiva dos vertebrados. Sua composição é semelhante à do sangue, mas não possui glóbulos vermelhos nem plaquetas.
• Sangue: Pode ser encontrado nos vertebrados e anelídeos. Nos vertebrados, contém hemoglobina como único pigmento respiratório; nos anelídeos, o pigmento é a hemoeritrina.

Sangue

É um dos fluidos circulantes dos vertebrados. É composto por um líquido amarelado chamado plasma, no qual há água, sais dissolvidos, moléculas orgânicas, etc. Também possui células:

• Glóbulos Vermelhos: Estão cheios de hemoglobina. São responsáveis pelo transporte de O2 e uma pequena quantidade de CO2. O restante do CO2 é transportado dissolvido no plasma. Há entre 4,5 e 5 milhões de glóbulos vermelhos por mm³.
• Glóbulos Brancos (Leucócitos): São responsáveis pela defesa do organismo e atuam de duas maneiras:
  • Por digestão intracelular (fagocitose): Realizada pelos macrófagos.
  • Produzindo anticorpos específicos: Para diferentes antígenos (proteínas que o organismo reconhece como estranhas, geralmente de um vírus, etc.). O anticorpo é diferente para cada antígeno e é produzido apenas na presença deste. Esta função é realizada pelos linfócitos.
• Plaquetas: São fragmentos celulares que contêm uma proteína chamada fibrina. Quando há uma lesão, a fibrina das plaquetas se transforma em fibrinogênio insolúvel, que forma uma rede de fibras que aprisionam as células, formando um coágulo. Isso ocorre em caso de ferida.

Existem dois tipos de sangue (em relação ao seu conteúdo de oxigênio):

• Sangue Arterial: É o sangue rico em O2 e pobre em CO2. Ele vai da superfície respiratória (pulmões/brânquias) para os tecidos, onde o O2 é liberado para as células.
• Sangue Venoso: É o sangue pobre em O2 e rico em CO2. Ele já deixou o O2 nas células e ainda não retornou à superfície respiratória para ser oxigenado.

Ambos os tipos de sangue podem se mover tanto em veias quanto em artérias, dependendo do sentido do fluxo em relação ao coração e à superfície respiratória.

Vasos Sanguíneos e Linfáticos

São condutos para fluidos em movimento circulatório. No caso dos vertebrados, existem dois tipos de vasos:

• Vasos Sanguíneos: São as artérias (transportam o sangue do coração para os tecidos), veias (levam o sangue de volta ao coração) e capilares (onde ocorre a troca de nutrientes e gases entre o sangue e os tecidos).
• Vasos Linfáticos: Consistem em uma rede de capilares. Durante o percurso, passam por espessamentos chamados nódulos linfáticos, distribuídos por todo o corpo e formados por tecido conjuntivo onde os linfócitos são produzidos e amadurecem.

O Sistema Linfático

Sua principal função é drenar o líquido intersticial (entre as células).

Quando há troca de gases e nutrientes, as substâncias não passam diretamente do sangue para as células, mas sim através do líquido intersticial. Parte desse líquido e algumas substâncias permanecem no espaço intersticial. Os vasos linfáticos recolhem o que foi deixado no líquido intersticial e o devolvem para o sangue.

Outra função do sistema linfático é a produção de linfócitos nos linfonodos e seu transporte para o sangue através da linfa.

Todo o sistema linfático deságua na corrente sanguínea pela veia subclávia.

Mecanismo de Bombeamento

Todos os animais precisam de um mecanismo de bombeamento que garanta o movimento do fluido. Este mecanismo pode ser devido a movimentos corporais causados por músculos ou à existência de um órgão propulsor, como o coração.

Os corações são vasos modificados, feitos de tecido muscular que se contrai e relaxa para impulsionar os fluidos circulantes. Existem vários tipos de corações:

• Tubular: São típicos dos artrópodes e têm formato de tubo.
• Corações Compartimentados: Presentes em moluscos e vertebrados. Consistem em dois tipos de câmaras: átrios, por onde o sangue entra, e ventrículos, por onde o sangue sai.

Modelos de Sistemas Circulatórios

Dependendo se o fluido circula ou não dentro de vasos, existem dois tipos de sistemas de circulação: aberto e fechado.

• Aberto: (Alguns invertebrados) Os fluidos circulantes não passam exclusivamente pelo interior dos vasos, banhando diretamente todas as células do corpo, ou fluem através de vasos que eventualmente se abrem em cavidades corporais. Não há contato direto entre o fluido circulante e as células.
• Fechado: (Vertebrados) Os líquidos circulantes percorrem todo o corpo dentro de vasos circulatórios. O contato do líquido com as células não é direto, mas ocorre por meio da troca em superfícies finas (capilares). Nutrientes e gases passam por difusão através dos vasos capilares.

Quanto ao número de circuitos, podem ser:

• Simples: (Peixes ósseos) Consistem em um único circuito, de modo que o fluido circula e passa apenas uma vez pelo coração.
• Dupla: O sangue passa duas vezes pelo coração, de acordo com dois circuitos que correspondem a:
  • Circulação Pulmonar (ou Pequena Circulação): O sangue pobre em oxigênio sai do coração, vai para os pulmões e retorna ao coração.
  • Circulação Sistêmica (ou Grande Circulação): O sangue oxigenado sai do coração para os tecidos, onde libera o oxigênio e se carrega de dióxido de carbono, retornando ao coração.

Os sistemas de circulação dupla podem ser incompletos (anfíbios e a maioria dos répteis, exceto crocodilos), se a separação entre os dois circuitos não for total, ou completos (aves e mamíferos), se a presença de septos no coração assegura uma separação completa do sangue oxigenado e desoxigenado, aumentando a eficiência do sistema.

A origem da circulação dupla deve-se ao fato de que a respiração pulmonar exige que o sangue passe duas vezes pelo coração para obter impulso suficiente para se mover por todo o corpo.