Estudo dirigido Osmorregulação e respiração

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Questões osmorregulação:
1) Compare os principais problemas e soluções enfrentados e resolvidos pelos animais marinhos hiposmoticos e dulcicolas hiperosmotico?
Hiposmóticos: Problemas: Efluxo osmótico (dessecação osmótica) -Íons: ganho de íons por difusãoestão em constante risco de perder a água do corpo para a água do mar mais concentrada, pois suas superfícies corpóreas, especialmente a grande superfície branquial, são pouco permeáveis à água. Solução: -Redução da perda de água -Ingestão de grande quantidade de água do mar -Excreção extrarrenal de sais: glândulas de sala eliminação ocorre pelas brânquias, as quais, consequentemente, participam da regulação osmótica e das trocas gasosas. - Impermeabilização das superfícies e/ ou redução da área das superfícies permeáveis à água - Ingestão de grande quantidade de água do mar - Redução da perda urinária de água: vários mecanismos: Produção escassa de urina em teleósteos redução ou supressão glomerular; Excreção extrarrenal de sal: secreção ativa de sais: em células especializadas: epitélios transportadores de íons: ionócitos: brânquias de teleósteos, glândula retal de elasmobrânquios e glândulas cefálicas de sal de répteis (incluindo aves); Mecanismo de concentração urinária: reabsorção renal da água: urina hiperosmótica - característico de mamíferos, ocorre também em aves com menor magnitude (rim misto); Redução do requerimento hídrico para excreção dos resíduos nitrogenados. A secreção de sal através do epitélio branquial precisa ser um transporte ativo, pois ocorre de uma concentração sanguínea menor para uma maior no meio circundante.
Hiperosmóticos: Problemas - Água: influxo osmótico Íons: perda de íons por difusão Tendência à diluição dos fluidos corporais. Soluções: Impermeabilização das superfícies e/ou redução da extensão das superfícies permeáveis à água e sais: solução relativa, pois em determinados territórios sempre ocorrem trocas com o ambiente para respiração, alimentação e excreção Bombeamento de água extra para o ambiente: vacúolos contráteis e produção copiosa de urina (urina hiposmótica em relação aos fluidos corporais) Absorção ativa/captação ativa de íons dissolvidos na água em determinados territórios: brânquias de crustáceos, brânquias de teleósteos, papilas anais de larvas de dípteros e pele de anfíbios (células epiteliais especializadas: transportadoras de íons: ionócitos) Tolerância à diluição dos fluidos corporais: habilidade das células funcionarem com diferentes quantidades relativas de água e eletrólitos
2) Compare os principais mecanismos osmorregulatorios de animais marinhos hiposmoticos e animais marinhos suavemente hiperosmotico (elasmobranquias e anfíbios)
Hiposmóticos: estão em constante risco de perder a água do corpo para a água do mar mais concentrada, pois suas superfícies corpóreas, especialmente a grande superfície branquial, são pouco permeáveis à água. Solução: a eliminação ocorre pelas brânquias, as quais, consequentemente, participam da regulação osmótica e das trocas gasosas. A secreção de sal através do epitélio branquial precisa ser um transporte ativo, pois ocorre de uma concentração sanguínea menor para uma maior no meio circundante.
Hiperosmótico elasmobranquios: eles mantêm concentrações salinas em seus fluidos corpóreos ao redor de um terço do nivel de concentração da água do mar, porém, eles ainda conseguem manter o equilibrio osmótico. Isso é obtido pela adição de grande quantidade de compostos orgânicos aos fluidos corpóreos, principalmente uréia, de maneira que a concentração osmótica total do sangue iguale, ou exceda ligeirdmeote, à da água do mar. A concentração sangüínea de uréia em elasmobrãnquios marinhos é mais de 100 vezes superior à dos mamíferos e tais concentrações não seriam suportadas por outros vertebrados. Nesses animais, a uréia é um componente normal de todos os fluidos corpóreos, e os tecidos não podem funcionar adequadamente na ausência de uma alta concentração de uréia.
A outra estratégia (dos elasmobrânquios marinhos) é reter uréia e fazer com que os fluidos corpóreos fiquem em equilíbrio com o meio, eliminando dessa maneira o problema de perda d' água.
Hiperosmótico anfibios: Arã de água salgada empregou a estratégia dos elasmobrânquios de adicionar uma grande quantidade de uréia aos fluidos corpóreos, que podem conter até 480 mmol de uréia por litro (Gordon e col., 1961). Parece razoável que a rã de água salgada utilize essa solução. A pele dos anfíbios é relativamente permeável à água e, por esse motivo, é mais simples evitar a perda d'água, mantendo uma concentração osmótica igual a do meio. Para eliminar a perda d'água exclusivamente pelo aumento das concentrações salinas internas, a rã necessitaria ter uma tolerância ao sal, singular para os vertebrados (exceto o peixe-bruxa). Se fosse para usar a estratégia dos teleósteos e continuar hiposmótica, o equilíbrio salino seria ainda mais prejudicado pela necessidade de ingestão de água do meio. Uma rã comedora de caranguejo, quando colocada em água do mar, não se toma completamente isosmótica em relação ao meio; como os tubarões, , Capítulo 8 -Agua e Regulação Osmótica 323 permanece ligeiramente hiperosmótica. O resultado é um lento influxo osmótico de água, que é conveniente, pois proporciona a água necessária para a formação de urina, certamente mais vantajoso que obter água pela ingestão de água do mar, que inevitavelmente aumenta a captação de sal. Na rã comedora de caranguejo, como nos elasmobrânquios, a uréia é um importante constituinte osmótico e não meramente um produto da excreção. Além da sua importância osmótica, a uréia é necessária para a contração muscular normal, que apresenta uma rápida deterioração na ausência desse composto (Thesleff e Schmidt-Nielsen, 1962). Como a uréia é essencial à vida normal do animal, ela deve ser retida e não excretada na urina. Em tubarões, a uréia é retida pela reabsorção ativa nos túbulos renais (ver Cap. 9). Na rã comedora de caranguejo, entretanto, a retenção de uréia é obtida especialmente pela redução do volume urinário quando a rã está na água do mar. Parece que a uréia não é reabsorvida ativamente, pois sua concentração na urina permanece consistentemente um pouco mais elevada que a do plasma (Schmidt-Nielsen e Lee, 1962).
3) Descreva brevemente os mecanismos osmorregulatorios dos animais marinhos
Os invertebrados marinhos são capazes de se manter praticamente isotônicos em relação ao meio graças à absorção de sais presentes na água do mar. Os insetos produzem urina concentrada e pastosa, lançada no interior do intestino e eliminada para o meio externo com as fezes. Assim, são capazes de reabsorver quantidades adicionais de água. Outra característica importante desses animais é a superfície corporal recoberta por um exoesqueleto de quitina, que constitui eficaz barreira contra a evaporação da água do corpo, contribuindo para a osmorregulação e a adaptação ao meio terrestre.
As espécies de peixes ósseos marinhos são hipotônicas em relação ao meio externo e a tendência é perder água por osmose. As brânquias são grandes áreas de exposição ao ambiente, por meio das quais a água e os sais podem passar.
Os peixes ósseos marinhos, para contrabalançar a perda de água por osmose, ingerem água do mar e eliminam o excesso de sais pelas brânquias. Estes peixes produzem urina abundante e muito diluída, o que representa uma forma eficiente de eliminação de água. Além disso, as brânquias dos peixes de água doce absorvem sais, ao contrário do que fazem as brânquias dos peixes marinhos.
Uma notável exceção é representada pelos peixes cartilaginosos marinhos, como os tubarões e raias. Estes animais conseguem tolerar elevadas concentrações de ureia no sangue, o que os torna isotônicos em relação à água do mar, ou seja, a concentração de sais nos fluidos corporais é muito semelhante à concentração de sais da água do mar. Dessa maneira, os peixes cartilaginosos marinhos evitam a perda de água para o ambiente e não necessitam de ingestão de água do mar. Essa adaptação, que permite manterelevada a concentração de ureia no sangue, é chamada uremia fisiológica.
Os répteis e as aves marinhas possuem importante adaptação, a glândula de sal, que se encontra localizada sobre os olhos. Por meio desta glândula, são capazes de eliminar o excesso de sal das substâncias ingeridas com a água do mar e dos peixes que lhes servem de alimento.
4) Rescreva os 3 padrões de estivação (hibernação) em animais do deserto.
Estivação: dormência de verão: dormência associada ao período de seca: 
alta temperatura e escassez de água: comum em invertebrados e vertebrados.
Hibernação: dormência de inverno: dormência associada ao frio (baixa temperatura) Dura semanas a meses. Descrita em mamíferos de pequeno porte. Atualmente, foi descrita hibernação em mamíferos de porte médio (marmota, por ex.) e ainda passou a se usar o hibernação para dormência de inverno de ectotermos. Obs.: em ursos, ocorre sono de inverno: a temperatura corporal e da taxa metabólica são reduzidas, mas em proporção menor do que ocorre na hibernação.
Torpor diário: beija-flor é o exemplo clássico: a temperatura corpórea e a taxa metabólica caem durante algumas horas de inatividade (durante o dia ou noite).
Alguns anfíbios cavam tocas. Durante este período, o anuro ABSORVE ÁGUA pelo tegumento. Conforme a umidade do solo vai caindo, o animal para de eliminar excretas e acumula ureia, tolerando a elevação da osmolaridade: a elevada pressão osmótica garante a continuidade do ganho de água pelo animal, mesmo em solo seco! Algumas espécies etivam dnetro de casulos, isso evita a perda de agua.
5) Compare em termos funcionais protonefridios e metanefrideos. Use dois animais de cada tipo (proto e nefro), o que determina que sejam estruturas diferentes
Protonefrídeo: extremidade interna cega; filtração por sucção. O batimento do(s) flagelo(s) em solenócitos ou dos cílios em células-flama gera pressão negativa (força de sucção) que dirige a entrada do fluido (filtração). As células tubulares modificam a composição do fluido filtrado (reabsorção e secreção). O excreta é eliminado através dos poros excretores. O sistema excretor de uma planária é altamente ramificado. O fluido é formado nas células terminais (solenócitos ou células-flama) e então passa para os túbulos nefridiais, cujas células o modificam.
Metanefrídeo: extremidade interna aberta; início da filtração por pressão positiva (pressão hidrostática); auxílio de cílios (sucção). Em minhocas o fluido se dirige para o interior do metanefrídeo (filtração) através do nefróstoma (funil ciliado) em um somito (segmento corpóreo); então passa através de várias alças complexas e de tamanho crescente do túbulo, sendo modificado (reabsorção e secreção) neste percurso. O excreta é eliminado através do nefridióporo do próximo somito. Cada metanefrídeo ocupa parte de dois somitos adjacentes.
6) Compare os néfrons e rins dos principais grupos de vertebrados
Pronefro: posição anterior e segmentada. É formado por vários tubos abertos - com nefróstomas voltados para a cavidade celômica. O pronefro está presente nos embriões de todos os vertebrados, sendo funcional apenas em embriões de peixes e anfíbios e, possivelmente, também em peixes-bruxa adultos;
Mesonefro: também designado segundo rim, tem posição torácica e é segmentado. O glomérulo perde a ligação ao celoma, tornando-se encapsulado numa porção do túbulo nefrônico. Em alguns casos ainda persistem ramificações do tubo renal em contato com o celoma através do nefróstoma. O rim mesonefro ocorre em embriões de répteis, aves e mamíferos e em peixes e anfíbios adultos; 
Metanefro: o terceiro rim ou rim definitivo, tem localização posterior, junto às vértebras lombares e perdeu a estrutura segmentar – torna-se compacto. Formado por muitos néfrons, nos quais desaparece o nefróstoma, dando-se a filtração pela passagem de fluido do glomérulo para o componente tubular nefrônico, na membrana filtrante (corpúsculo renal). É o rim presente em amniotas adultos. A estrutura é drenada por um novo tubo, o ureter. O rim metanefro é funcional em répteis, aves e mamíferos. 
Teleosteos marinhos: Fluidos corporais hiposmóticos em relação à água do mar. Sofrem dessecação osmótica (efluxo osmótico). Bebem água do mar!. Rins com reduzido número de néfrons. Néfrons com glomérulos pequenos (pauciglomerulares) ou néfrons sem glomérulos (aglomerulares). Pequeno volume de urina. Néfron pauciglomerular, Néfron aglomerular. Rins com néfrons sem glomérulos (aglomerulares). Pequeno volume de urina. Alguns teleósteos marinhos. Urina formada por secreção.
Néfrons de elasmobrânquios marinhos: Reabsorção renal de ureia e OTMA. Fluidos corporais isosmóticos ou suavemente hiperosmóticos em relação à água do mar.
Néfrons de teleósteos dulcícolas: Fluidos corporais hipersmóticos em ralação à água doce. Tendência ao inchamento osmótico (influxo osmótico). Rim livra o corpo do excesso de água. Rins com muitos néfrons. Néfrons com glomérulos bem desenvolvidos (grandes). Filtração abundante. Grande volume urinário - urina hiposmótica e em grande volume.
Néfrons de anfíbios dulcícolas: Fluidos corporais hipersmóticos em relação à água doce. Tendência ao inchamento osmótico (influxo osmótico). Rim livra o corpo do excesso de água. Rins com muitos néfrons. Néfrons com glomérulos bem desenvolvidos (grandes). Filtração abundante. Grande volume urinário - urina hiposmótica e em grande volume.
Néfrons de répteis: Néfrons sem túbulo intermediário. Incapacidade de concentração RENAL da urina. Bexiga urinária ausente em crocodilianos, serpentes e alguns lagartos. Uricotelismo: a excreta é uma pasta semissólida. Água reabsorvida na cloaca/ cólon. Pequeno volume de água. Répteis de ambiente dessecante têm glândulas de sal cefálicas para excreção de sal (rota extra renal), economizando água.
Rins das aves: As aves apresentam capacidade limitada de concentração RENAL da urina (a concentração urinária máxima é de 2 a 2,5 vezes a concentração plasmática). Pequeno volume urinário. Aves de ambiente dessecante têm glândulas de sal cefálicas para excreção de sal (rota extra-renal), economizando água.
Rins de mamíferos: o número de néfrons justamedulares (túbulos intermediários longos), bem como o comprimento dos mesmos determina a magnitude da concentração da urina. Dois tipos de néfrons: néfrons justamedulares (com TI longo) e néfrons corticais (superficiais – com TI curto). A fração dos néfrons justamedulares em relação aos néfrons corticais (superficiais) varia entre os animais - capacidades diferentes de concentração urinária máxima
Questões de respiração:
1) Descreva citando exemplos os mecanismos de ventilação branquial em invertebrados.
Brânquias externas: 
Poliqueto marinho - Cada segmento corporal dos poliquetos tem um par de apêndices achatados (denominados parapódios). Os parapódios são modificados para a respiração (servem como brânquias), para a locomoção e ainda para a aquisição de alimentos. Fluxo constante de água “fresca” é mantido sobre os parapódios por batimento ciliar.
Estrela do mar: As brânquias das estrelas-do-mar são projeções tubulares simples da parede do corpo. São denominadas de brânquias dérmicas ou pápulas. As trocas gasosas ocorrem por difusão através das superfícies branquiais. As células epidérmicas das pápulas e as células que compõe o peritônio (delimitando internamente o fluido celômico) são ciliadas - os cílios batem e geram fluxo contracorrente água/ fluido, o que eleva a eficácia da extração do oxigênio da água. As superfícies dos pés ambulacrais também auxiliam na troca gasosa.
Nudibranquios: Em nudibrânquios não há ctenídios, mas sim estruturas secundárias para a respiração: projeções dorsais denominadas ceratos ou ceres. Em outros nudibrânquios, as brânquias formam uma coroa localizada na região posterior do corpo, ao redor do ânus.
Poliquetos tupicolas: Ampla área de superfície: filamentos branquiais primários dão origem a filamentos secundários, estes a terciários e estes, por fim, a filamentos quaternários - cada vez mais delgados- reduzindo as distâncias para a troca gasosa; Circuito vascular bem definido. Também há os tufos branquiais onde o animal bombeia a água ao longo do tubo por movimentos peristálticos da musculatura da parede do corpo. Também há os Tubícolas sabelídeos: estruturas adicionais para a respiração (leque) onde a coroa de tentáculos plumosos ramificados (radíolos bipinulados) que funcionam como brânquias e ainda servem para aquisição de alimentos - micrófago filtrador. As pínulas são ciliadas; o batimento gera corrente convectiva de água para respiração e alimentação - estudaremos no conteúdo “alimento e digestão”. O animal recolhe o leque quando perturbado - fotografia (comportamento defensivo - reflexo de fuga).
Brânquias internas: 
Bivalves: possuem brânquias longas, como placas achatadas que se projetam da principal massa corpórea, dentro da concha. Cílios na superfície das brânquias fazem circular a água sobre elas, ou seja, o deslocamento unidirecional da água sobre as brânquias é provocado pelo batimento de pequenos cílios na superfície dos ctenídios (brânquias).
Lagostim: têm brânquias longas, plumosas, cobertas por uma lâmina do exoesqueleto. Apêndices especializados do corpo se movimentam para criar correntes de água sobre a superfície das brânquias. Movimentos de batimento do escafognatito* agem como uma bomba, forçando a passagem da água na câmara branquial. A taxa ventilatória é ajustada pela frequência do batimento. *exopodito da segunda maxila: estrutura em forma de remo.
Gastrópodes aquáticos: Em gastrópodes aquáticos, o deslocamento unidirecional da água sobre as brânquias é provocado pelo batimento de pequenos cílios na superfície das brânquias. A água é succionada sobre a superfície das brânquias.
Cefalópodes: Em cefalópodes, o deslocamento da água se dá por contrações musculares que propelem a água unidirecionalmente para as brânquias: a força muscular é desenvolvida pelo animal quando ele se desloca por jato-propulsão.
Questões de hormônios:
1) Descreva as características das células ganglionares intrinsicamente fotossensível e sua participação em ritmos biológicos?
2) Explique o modelo locomotor de respostas ao stress em lagartos anole?
3) Explique as finalidades da mudança de cor através de vários exemplos?
4) Explique a regulação da mudança de cor em crustáceos?
5) Explique a regulação das mudanças de cor em cefalopodes (não nautiloides), através do exemplo em polvo de anéis azuis?
6) Explique a cascata neuroendócrino da ecdise em si e do crescimento cuticular
Questões de alimentação:
1) Compare a digestão de herbívoros luminescentes e não luminescentes
Questões de temperatura: 
1) Explique diferenciando os termos endotérmica, ectotermia, termo conformismo, termorregulador
2) Explique por meio de exemplos o funcionamento das redes vasculares trocadores de calor (hotfish, heterotermia, rede caroridea)
3) Explique as características exclusivas das aves do deserto
4) Compare as estratégias do jabuti do deserto, Chuckwalla, de sucesso em ambiente desertico