Sistemas_Excretores_-_Osmorregulao

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Sistemas Excretores
Osmorregulação
Visão Geral
Um animal não pode selar seu organismo e se isolar do meio externo porque:
Necessidade absorver nutrientes e oxigênio;
Necessidade excretar produtos indesejados do metabolismo.
Formas de excreção de produtos indesejados:
Difusão (animais pequenos e aquáticos);
Órgãos de excreção (animais que possuem sistemas circulatórios).
Visão Geral
Cada grupo de animais utiliza diferentes combinações de tecidos epiteliais para controlar o equilíbrio de íons e de água:
A maioria dos animais dependem dos rins;
Muitos animais também dependem de tecidos extrarrenais:
Pele;
Brânquias;
Mucosa digestória.
Visão Geral
Esses tecidos regulam três processos homeostáticos que garantem uma composição química adequada no corpo:
Regulação osmótica;
Regulação iônica;
Excreção de nitrogênio.
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Animais conformadores possuem as condições internas similares às condições externas:
Mesmo quando as condições externas se alteram.
Animais reguladores mantêm um estado interno constante, independente das variações das condições externas.
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Animais ionoconformadores exercem pouco controle sobre a concentração de solutos no espaço extracelular.
Animais osmoconformadores não controlam ativamente a osmolaridade dos seus fluidos corporais e se acomodam à osmolaridade do meio externo.
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Em geral, animais ionoconformadores e osmoconformadores vivem no mar.
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Animais ionorreguladores controlam o nível da maioria dos íons do espaço extracelular.
Animais osmorreguladores mantém a osmolaridade interna dentro de certos limites, independente do ambiente externo.
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Vertebrados, de forma geral, são ormorreguladores:
A maioria dos vertebrados são hiposmóticos em relação à água do mar e hiperosmóticos em relação à água doce;
Elasmobrânquios são osmoconformadores, apesar de serem hiperosmóticos em relação à água do mar.
Princípios de Fisiologia Animal - Christopher D. Moyes e Patricia M. Schulte 
Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Além de agirem sobre a osmolaridade os solutos também podem exercer efeitos específicos.
Três classes de solutos são diferenciadas por seus efeitos sobre a estrutura e a função de macromoléculas:
Solutos perturbadores (ex.: Na+, K+, Cl-);
Solutos compatíveis (ex.: glicerol, glicose e aminoácidos não carregados);
Solutos contrarreguladores (ex.: ureia e TMAO).
Princípios de Fisiologia Animal - Christopher D. Moyes e Patricia M. Schulte 
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Estratégias para Regulação Iônica e Osmótica
Quanto à tolerância a variações de osmolaridade do meio, animais aquáticos podem se comportar de duas formas:
Eurialinos:
Toleram grandes variações de osmolaridade.
Estenoalinos:
Toleram apenas uma pequena variação de osmolaridade.
Não há uma separação nítida entre animais estenoalinos e eurialinos.
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Trocas de Íons e Água 
As trocas osmóticas entre um animal e o meio externo podem ser divididas em duas classes:
Trocas osmóticas obrigatórias:
Ocorrem principalmente em resposta a fatores físicos;
O animal tem pouco ou nenhum controle fisiológico.
Trocas osmóticas reguladas:
Controladas fisiologicamente;
Responsáveis pela manutenção da homeostase.
Trocas reguladas servem para compensar a ocorrência de trocas obrigatórias.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Frequentemente estas trocas vão ocorrer através da pele e do epitélio respiratório.
A taxa de trocas obrigatórias vão depender de alguns fatores:
Dimensão do gradiente;
Área de superfície do animal;
Permeabilidade da superfície do animal.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Um animal pequeno vai se desidratar ou se hidratar mais rapidamente que um animal grande.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
A pele age como uma barreira entre o compartimento extracelular e o meio.
A passagem de água se dá através de duas vias:
Transcelular;
Paracelular.
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Trocas Osmóticas Obrigatórias
A pele dos anfíbios e as brânquias dos peixes são extremamente permeáveis:
Importante para a troca de gases;
Permite a difusão passiva de água e íons;
Apresentam mecanismos compensatórios de transporte ativo de íons.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Répteis, anfíbios do deserto, aves e mamíferos possuem peles relativamente impermeáveis:
Perdem muito pouca água através desta via.
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Trocas Osmóticas Obrigatórias
A pele de alguns mamíferos pode até mesmo ser utilizada como cantil.
Animais aquáticos que derivam de animais terrestres apresentam tegumento de baixa permeabilidade.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
A principal via de perda de água em insetos terrestres é através do sistema traqueal.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Anuros possuem órgãos armazenadores de água:
Sistemas linfáticos hipervolumosos;
Bexigas urinárias muito grandes (armazenam água e sais).
Anuros também possuem regiões da pele especializadas em absorver água:
As zonas pélvicas se localizam no abdômen e nas coxas e absorvem, num único dia, três vezes o peso do animal.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
A permeabilidade da pele dos anfíbios pode ser regulada através do hormônio vasotocina (AVT):
Aumenta a permeabilidade da pele.
As camadas externas da pele dos anfíbios apresentam canalículos que absorvem água por capilaridade e conservam a umidade.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Alguns animais se utilizam de estratégias comportamentais para evitar perda de água pela pele:
Durante o período quente do dia:
Se entocam;
Se enterram na areia;
Se posicionam de forma a receber uma menor incidência solar.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
A água do metabolismo pode ser a principal fonte de água para alguns animais do deserto.
É possível que as focas queimem lipídios para equilibrar seu balanço de água:
Quando se alimentam de invertebrados marinhos: emagrecem;
Quando se alimentam de peixes teleósteos: engordam.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Geralmente, a excreção de produtos nitrogenados leva à perda de água.
Aves e mamíferos desenvolveram maneiras de produzir urina hiperosmótica:
Alça de Henle dos rins.
Répteis e anfíbios não concentram a urina:
Alguns anfíbios param a produção de urina quando submetidos a estresse osmótico.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
A superfície respiratória é uma das principais vias de perdade água.
Animais que apresentam a temperatura corporal mais alta que a do meio perdem água através da respiração.
Trocas Osmóticas Obrigatórias
Répteis que mantêm suas temperaturas corporais próximas do ambiente e ventilam pouco se adaptam bem a ambientes secos.
Iguanas marinhas possuem glândulas de sal que desembocam nas cavidades nasais:
A água desta secreção umidifica o ar inspirado.
Osmorregulação em Animais de Água Doce
Animais de água doce enfrentam dois tipos de problema:
Estão sujeitos a absorver água em excesso;
Estão sujeitos à perda contínua de sais.
Soluções:
Não beber água;
Possuir um tegumento com baixa permeabilidade a água e sais;
Produzir urina hiposmótica (diluída);
Repor sais via alimentação e transporte ativo pelas brânquias.
Osmorregulação em Animais de Água Salgada
Elasmobrânquios e o coelacanto (Latimeria) são isosmóticos em relação ao meio:
Mantém baixas concentrações de eletrólitos no sangue;
Acumulam ureia e TMAO (óxido de trimetilamina) ;
Excretam o excesso de NaCl pelos rins e pelas glândulas retais.
Osmorregulação em Animais de Água Salgada
Glândula retal de elasmobrânquios:
Tubos cegos cercados por capilares são drenados por um ducto que desemboca no intestino;
Excreção de solução isosmótica de NaCl:
Secreção ativa de NaCl com arrasto de água.
Osmorregulação em Animais de Água Salgada
Teleósteos são hiposmóticos em relação ao meio:
Bebem água salgada;
Produzem urina isosmótica rica em Ca2+ e Mg+2.
Excretam o excesso de Na+, Cl- e K+ pelas brânquias.
Osmorregulação em Peixes Teleósteos
Funções das brânquias:
Trocas gasosas;
Transporte iônico;
Eliminação de excretas nitrogenadas;
Manutenção do pH corpóreo.
As brânquias vão se beneficiar do sistema de contracorrente existente.
Osmorregulação em Peixes Teleósteos
Secreção de sal na água salgada:
Células de cloreto que secretam Cl-;
Na+ acompanha o Cl- via transporte paracelular.
Absorção de sal na água doce:
Células secretoras de ácido (H+);
Células de cloreto que absorvem Ca++ e possivelmente NaCl.
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Osmorregulação em Animais Terrestres
Animais terrestres estão imersos num oceano de ar:
Efeito similar a estar imerso em um meio hipertônico como a água salgada;
Principal problema vai ser a perda de água pela respiração.
Osmorregulação em Répteis e Aves Marinhas
Répteis e aves marinhas não conseguem produzir urina hiperosmótica (concentrada) de forma a compensar a ingestão de água salgada:
Bebem água salgada, mas possuem glândulas de sal.
Glândulas de sal de répteis e aves produzem um fluido hiperosmótico de NaCl com auxílilo de um sistema de contracorrente.
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Osmorregulação em Répteis e Aves Marinhas
Glândula de sal de aves e répteis, presentes na região nasal, podem ser encontradas em:
Aves marinhas;
Avestruz;
Iguana marinha;
Serpentes marinhas;
Tartarugas marinhas;
Muitos répteis terrestres.
Crocodilianos possuem uma glândula lingual.
Osmorregulação em Animais Terrestres de Deserto
Animais de deserto sofrem com dois problemas:
Superaquecimento;
Desidratação.
Adaptações do rato canguru:
Ativo durante a noite;
Eficiente sistema nasal de contracorrente;
Excreta urina ultraconcentrada;
Alta absorção retal de água;
Alta produção de água metabólica.
Osmorregulação em Animais Terrestres de Deserto
O dromedário é muito grande para poder se esconder do sol quente do deserto:
Pelos funcionam como um isolante térmico;
Se orientam de forma a minimizar a exposição ao sol;
Produzem fezes secas;
Produzem urina concentrada;
Quando privado de água não transpira;
Quando privado de água não urina e armazena ureia nos tecidos;
Possui grande massa corporal que demora a ser aquecida.
Osmorregulação em Mamíferos Marinhos
Mamíferos marinhos enfrentam problemas similares aos dos animais do deserto.
Enfatizam a conservação de água:
Produzem urina hiperosmótica;
Focas apresentam epitélio nasal labiríntico;
Não bebem água;
Produzem água metabólica;
Prendem o fôlego e reduzem a taxa metabólica durante o mergulho.
Osmorregulação em Artrópodes Terrestres
Alguns ácaros e carrapatos conseguem extrair água diretamente do ar (até cerca de 50% de umidade relativa):
Entrada de água ocorre através do reto (absorção pelas fezes).
Osmorregulação em Artrópodes Terrestres
Besouros do deserto podem captar água diretamente do ar:
Orvalho condensado na superfície do corpo vai escorrer até a boca por meio de canais.
Excreção de Produtos Nitrogenados
Os grupos amino (-NH2) proveniente do metabolismo dos aminoácidos devem ser excretados:
Atividade tóxica.
Compostos nitrogenados excretados:
Amônia;
Ureia;
Ácido-úrico;
Creatinina, creatina, TMAO, aminoácidos, purinas, pirimidinas.
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Excreção de Produtos Nitrogenados
A amônia é mais tóxica que a ureia ou o ácido-úrico e deve ser mantida em baixas concentrações no corpo.
A amônia é excretada por difusão e requer a eliminação de altas quantidades de água:
Amônia: 0,5 litros de água para cada grama de nitrogênio;
Uréia: 0,05 litros de água para cada grama de nitrogênio;
Ácido-úrico: 0,001 litros de água para cada grama de nitrogênio.
Excreção de Produtos Nitrogenados
A disponibilidade de água vai determinar a natureza e padrão da excreção de nitrogênio.
Com base em sua principal forma de excreção de nitrogênio os animais podem ser divididos em:
Animais amoniotélicos;
Animais ureotélicos;
Animais uricotélicos.
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Excreção de Produtos Nitrogenados
Apesar de menos tóxicos e de requererem menos água para sua excreção, a ureia e o ácido-úrico demandam um maior gasto energético de produção que a amônia:
Ácido-úrico é mais econômico que a ureia.
Contudo, as partículas de ácido-úrico incluem inúmeras proteínas, que também são perdidas durante a excreção.
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