Ejercicios: El aparato excretor

Nombrá en orden las estructuras del aparato excretor por las que pasa la orina desde que se forma en el riñón hasta que sale del cuerpo, e indicá cuál de ellas la almacena temporalmente.

En el esquema de una nefrona se han rotulado varias estructuras. Escribí el nombre de las estructuras señaladas con las letras A, B y C, y explicá brevemente qué ocurre en cada una durante la formación de la orina.

Explicá qué sustancias se eliminan principalmente con la orina y de dónde provienen esas sustancias dentro de nuestro organismo.

Nombrá los cuatro órganos del aparato urinario e indicá cuál de ellos filtra la sangre y cuál expulsa la orina al exterior.

Explicá qué es una nefrona y por qué se dice que es la unidad funcional del riñón.

La urea es una de las sustancias de desecho que se eliminan con la orina. Explicá de dónde procede esa sustancia dentro de nuestro organismo y por qué es necesario eliminarla.

Indicá si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y justificá tu respuesta: a) la orina se fabrica en la vejiga; b) cada riñón contiene alrededor de un millón de nefronas; c) la cantidad de agua que bebemos influye en el volumen de orina que producimos.

Además de los riñones, otros órganos eliminan sustancias del cuerpo. Indicá qué eliminan los pulmones y qué elimina la piel, y explicá por qué se dice que también colaboran en la excreción.

Describí los dos grandes procesos que tienen lugar en la nefrona para fabricar la orina (filtrado y reabsorción) y explicá qué le ocurre a la sangre y a las sustancias útiles en cada uno de ellos.

Una persona bebe poca agua durante un día caluroso y observa que su orina es escasa y de color oscuro. Explicá, teniendo en cuenta la función de los riñones, por qué cambian el volumen y el color de la orina y qué está intentando mantener constante el organismo.

Relacioná los aparatos excretor y circulatorio: explicá por qué la excreción necesita que llegue sangre continuamente a los riñones y qué ocurriría si se obstruyera una arteria renal.

La sangre entra en el riñón por la arteria renal y sale por la vena renal. Explicá en qué se diferencia la sangre que sale de la que entró, qué sustancias se han retirado y adónde han ido a parar.

En una persona sana, la glucosa que se filtra en las nefronas se reabsorbe por completo y no aparece en la orina. Si un análisis detecta glucosa en la orina de una persona, razoná qué puede estar fallando y por qué es una señal de alarma para el médico.

Los medicamentos que se toman por vía oral acaban eliminándose en gran parte por la orina. Seguí su recorrido desde el intestino hasta el riñón y explicá por qué el prospecto indica el tiempo que debe pasar entre dosis.

El líquido que se filtra al inicio de la nefrona contiene agua, sales, glucosa, aminoácidos y urea; la orina final contiene sobre todo agua, sales y urea. Compará ambas composiciones y explicá qué proceso de la nefrona provoca las diferencias y por qué conviene que ocurra.

Tras correr una carrera en verano, la orina es escasa y muy concentrada aunque se haya tomado la cantidad normal de líquido. Relacioná el sudor, el agua de la sangre y el trabajo de las nefronas para explicar ese cambio.

En un análisis de laboratorio se comparan tres muestras de una persona sana: plasma sanguíneo, filtrado glomerular inicial (orina primaria) y orina final expulsada. Los resultados muestran:

• Glucosa: $1,0\ \text{g/L}$ en plasma, $1,0\ \text{g/L}$ en orina primaria y $0,0\ \text{g/L}$ en orina final.

• Urea: $0,3\ \text{g/L}$ en plasma, $0,3\ \text{g/L}$ en orina primaria y $18,0\ \text{g/L}$ en orina final.

• Volumen: se producen $180\ \text{L}$ al día de orina primaria, pero solo se eliminan $1,5\ \text{L}$ de orina final.

1. a) Interpretá estos datos explicando qué procesos tuvieron lugar en los túbulos de la nefrona para que la glucosa desaparezca por completo mientras la concentración de urea se multiplica por 60.
2. b) Predecí qué le ocurriría al volumen y a la composición de la orina si una sustancia tóxica anulara selectivamente la reabsorción tubular de agua, y justificá el riesgo vital que esto supondría en pocas horas.

En una clínica se realiza la hemodiálisis a un paciente con insuficiencia renal conectando su sangre a través de una membrana semipermeable a un circuito con líquido de diálisis.

1. a) Justificá qué concentración de urea debe tener inicialmente el líquido de diálisis (¿cero o similar a la sangre del paciente?) para que la urea se desplace fuera del cuerpo. Predecí qué ocurriría si por error se introdujera un líquido con mayor concentración de urea que la del paciente.
2. b) Un compañero afirma: «La máquina de diálisis y el riñón de un trasplante hacen exactamente lo mismo, así que a nivel de salud da igual estar conectado de por vida a la máquina que recibir un trasplante». Rebatí esta afirmación justificando dos limitaciones fundamentales de la diálisis frente a la actividad completa y continua de un riñón sano trasplantado.

Dos atletas de $60\ \text{kg}$ realizan una marcha de montaña de tres horas a $28\ ^\circ\text{C}$. Ambos sudan aproximadamente $1,5\ \text{L}$. El atleta A va bebiendo agua con regularidad, mientras que el atleta B se olvidó la cantimplora y no ingiere líquido. Al terminar, se analiza su orina:

• Atleta A: emite $300\ \text{mL}$ de orina clara y poco concentrada.

• Atleta B: apenas emite $60\ \text{mL}$ de orina muy oscura y densa.

1. a) Interpretá cómo actuaron las nefronas del atleta B para intentar mantener el volumen de sangre (volemia) constante a pesar de la sudoración intensa.
2. b) Predecí qué ocurriría con la concentración de sales en el plasma sanguíneo y con la capacidad de excretar sustancias de desecho si el atleta B siguiera caminando otras tres horas sin beber. Justificá por qué el riñón no puede reducir la producción de orina a $0\ \text{mL}$ indefinidamente.

Antes de donar un riñón a su hermano, una mujer de 35 años se somete a estudios: sus dos riñones filtran conjuntamente $120\ \text{mL/min}$ de plasma ($60\ \text{mL/min}$ cada uno). Seis meses después de la cirugía, su único riñón ha aumentado ligeramente de tamaño y consigue una filtración de $85\ \text{mL/min}$.

1. a) Interpretá este resultado: ¿cómo es posible que un solo riñón logre compensar en gran parte la pérdida del otro sin crear nuevas nefronas? Justificá qué ocurre a nivel celular y funcional en las nefronas restantes.
2. b) Un familiar le aconseja: «Como tu riñón restante rinde casi como dos, no te preocupes por el consumo abusivo de sal, carne o antiinflamatorios». Rebatí este consejo justificando la vulnerabilidad de las personas monorrenas (con un solo riñón) y la importancia de proteger su reserva funcional renal.

En un laboratorio escolar se añade $1\ \text{mg}$ de sales de oxalato cálcico a dos vasos con agua a $37\ ^\circ\text{C}$ (temperatura corporal):

• Vaso A: contiene $50\ \text{mL}$ de agua.

• Vaso B: contiene $250\ \text{mL}$ de agua.

Al cabo de un rato, en el vaso A precipitan cristales sólidos en el fondo, mientras que en el vaso B la disolución permanece transparente.

1. a) Aplicá este fenómeno de solubilidad al funcionamiento renal: predecí y justificá en cuál de los dos vasos se simula la pelvis renal de una persona que bebe menos de $1\ \text{L}$ de agua al día y cómo se relaciona esto con la formación de cólicos nefríticos (cálculos renales).
2. b) Diseñá un plan con tres pautas diarias (nutricionales y de hábitos) para un paciente que ya ha expulsado un cálculo de oxalato cálcico, justificando científicamente cómo contribuye cada una a evitar la reaparición de sedimentos cristalinos.

Analizá este esquema que describe la relación entre hipertensión arterial y enfermedad renal:

Presión arterial alta constante $\rightarrow$ Lesión y endurecimiento de los capilares glomerulares $\rightarrow$ Caída del filtrado renal $\rightarrow$ Retención de agua y sodio en el organismo $\rightarrow$ Aumento del volumen de sangre circulante $\rightarrow$ Mayor elevación de la presión arterial.

1. a) Justificá por qué la retención de agua y sales debida a una filtración insuficiente agrava de forma inmediata la hipertensión arterial del paciente.
2. b) En un análisis de control de un paciente hipertenso de larga duración se detecta la presencia anormal de proteínas plasmáticas (como la albúmina) en la orina. Deducí qué alteración física ha sufrido la pared de filtración del glomérulo debido a la presión continuada y explicá por qué este hallazgo confirma el deterioro del riñón.

Marcos, de 14 años, entrena atletismo y decidió tomar batidos proteicos que multiplican por cuatro la cantidad recomendada de proteínas para su edad. Al cabo de dos meses, su análisis muestra:

• Concentración de urea en sangre y orina muy por encima de los valores de referencia.

• Emisión diaria de orina de $2,8\ \text{L}$ (habitual: $1,2\ \text{--}\ 1,5\ \text{L}$), acompañada de sed constante.

1. a) Justificá el origen de ese exceso de urea: explicá qué proceso metabólico experimentan los aminoácidos sobrantes en el cuerpo humano y por qué el organismo no puede acumularlos de reserva como hace con las grasas o los azúcares.
2. b) Marcos comenta satisfecho: «Cuanta más orina expulso, más toxinas limpio y más sanos están mis riñones». Rebatí su argumento explicando por qué la eliminación de urea obliga a perder grandes volúmenes de agua (diuresis osmótica) y predecí qué consecuencias puede tener esta sobrecarga renal prolongada.

Se registra la concentración de urea en sangre de dos pacientes durante diez días:

• Paciente 1 (riñones sanos): la concentración se mantiene estable en torno a $25\ \text{mg/dL}$ todos los días.

• Paciente 2 (enfermedad renal crónica, tratado con hemodiálisis los lunes, miércoles y viernes): la urea baja a $20\ \text{mg/dL}$ tras cada sesión de cuatro horas, pero sube gradualmente los días intermedios, alcanzando su valor máximo ($90\ \text{mg/dL}$) el lunes por la mañana antes de la primera sesión semanal.

1. a) Interpretá la evolución del paciente 2: justificá por qué el fin de semana es el momento de mayor riesgo vital y por qué debe restringir de forma estricta la ingesta de líquidos y alimentos ricos en potasio durante esos días.
2. b) Compará ambos modelos de filtración (continuo natural frente a intermitente artificial) y predecí qué efectos perjudiciales provocan en las células del cuerpo las oscilaciones bruscas de solutos e hidratación que sufre el paciente en hemodiálisis.

Reto del tema. ¡Convertite en fisiólogo por un día! Vas a investigar en tu propia casa cómo tus cuatro aparatos de nutrición colaboran de forma sincronizada ante una demanda de energía.

1. Toma de datos personales: Medí y anotá en reposo tu frecuencia cardíaca (pulsaciones por minuto) y respiratoria (ciclos de inhalación/exhalación por minuto). Realizá $3$ minutos de ejercicio moderado (como saltos o subir escaleras) y volvé a medirlas inmediatamente. Anotá también cambios corporales visibles (sudor, sed, temperatura cutánea).

2. Análisis e integración: Elaborá una tabla comparativa (reposo vs. esfuerzo) y redactá un informe breve que explique la acción coordinada: cómo el aparato respiratorio y el circulatorio aumentan el aporte de $O_2$ a las células, el digestivo suministra los nutrientes absorbidos previamente (como glucosa) y el excretor disipa calor y toxinas mediante el sudor.

3. Propuesta de recuperación: Diseñá una colación posterior al esfuerzo razonada (ingesta de hidratos, sales y volumen de agua, por ejemplo $0,4\text{ L}$), justificando cómo ayudará a restablecer el medio interno y el equilibrio renal.

Se valorará:

• Rigor en la obtención y representación tabular de los datos fisiológicos personales.

• Calidad de la explicación científica que conecte explícitamente los cuatro aparatos.

• Coherencia y justificación biológica de la colación y la rehidratación propuestas.