Informe Fisio N°9

Universidad de ConcepciónFacultad de Ciencias Naturales y Oceanográficas

Ingeniería en Biotecnología Marina Y Acuicultura

Laboratorio N°8:

Osmorregulación.

.

Integrantes: Jonathan Alarcón Guantecura Alonso Díaz Alarcón Marcela Espinoza Nancabil Javier Garrido Veloso

Docentes: Alejandra Llanos Rivera Eduardo Tarifeño Silva

Fecha de entrega: 14 de Junio de 2011

Fisiología de organismos acuáticos martes 7 de junio del 2011

Introducción.

El agua es indispensable para que exista la vida, dado que todos los procesos vitales se realizan en medios acuosos. La capacidad de sobrevivir en un medio osmótico desfavorable se ha desarrollado en los animales más evolucionados gracias a la adquisición de un medio interno estable con una determinada concentración de agua y sales que amortigua los efectos del medio externo.(Decir que el medio interno es estable, quiere decir que la cantidad de ingresos es igual que los de salidas). El mecanismo que se encarga de este equilibrio en todos los animales acuáticos, en este caso, corresponde al proceso de Osmorregulación. Los mecanismos osmorreguladores se refieren a la regulación de la presión osmótica y de las concentraciones iónicas del compartimento extracelular del cuerpo del animal. (Relación medio intracelular- extracelular, medio extracelular-medio externo).

La regulación de la concentración de sales de animales en el medio externo e interno se consigue en los vertebrados de diferentes formas, según el medio en el que vivan. Los peces de agua dulce viven en un medio hipotónico, por lo que el agua tiende a entrar en su cuerpo de forma continua por ósmosis y a través de las branquias. Por ello, tienen que eliminar el exceso de agua, para lo cual los riñones reabsorben las sales pero muy poca agua, con lo que la orina está muy diluida y es abundante. Por el contrario, los peces de agua salada están expuestos a una pérdida continua de agua por ósmosis, ya que el medio en el que viven es hipertónico. (Eckert, 1989)

Las concentraciones de los solutos individuales de los fluidos corporales pueden diferir sustancialmente de las del medio, aunque permanezcan isosmóticos con él. Es aquí donde aparecen los conceptos de animales “osmoconformistas” y “osmorreguladores”. Los primeros se adaptan a la del medio (permanecen en condición isosmótica con él), y los segundos mantienen una osmolaridad interna diferente de la del medio externo. Los animales orsmorreguladores dependen de la regulación osmótica del líquido extracelular para mantener el volumen de sus células.

Dependiendo de la condición de osmoticidad del plasma, los procesos de difusión del agua y del intercambio de compuestos organicos e inorgánicos tienen diferentes direcciones entre el medio interno (plasma o liquidos intersticiales) y el medio externo (agua).

En el laboratorio se analizó los comportamientos adquiridos y el nivel de tolerancia (a nivel de individuo) que el pez mosquito (Gambusia affinis) obtuvo al ser sometido a medios con distintas concentraciones de

salinidad. Así como también el cambio sufrido a nivel celular por la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) al llegar al estado de Hemólisis.

Objetivos.

Observar los efectos del cambio agudo de salinidad ambiental en animales acuáticos, a nivel de individuo y a nivel celular.

http://www.angelfire.com/scifi/anarkimia/Biologia/agua.html




Materiales y métodos.

Para determinar la capacidad de osmoregulación de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) y el pez mosquito (Gambusia affinis) se prepararon a partir de una muestra de agua de mar con salinidad de 33,5 psu diluciones con una concentración de 33,5 (muestras sin diluir), 30 psu, 25 psu, 20 psu, 15 psu, 10 psu y 5 psu.

Estas diluciones se realizaron mezclando agua de mar con agua dulce hasta obtener las concentraciones mencionadas anteriormente por medio de un conductivimetro (instrumento que mide de forma indirecta la salinidad del agua por medio de la conductividad además de la temperatura de esta)

Paralelamente se preparó una solución hipersalina a partir de agua de mar agregando 40 gramos aproximadamente de sal de agua de mar artificial obteniendo una dilución de 64 psu la cual se determinó a través de un refractómetro (instrumento que utiliza el índice de refracción para medir indirectamente la salinidad y que necesita solo una gota de muestra para determinar la concentración de sustancias disueltas)

1. Efectos de osmoregulación a nivel de individuo

Se procedió a llenar 9 frascos de vidrio de un litro aproximadamente con las soluciones preparadas anteriormente y un control positivo (agua dulce, 0 psu) y se procedió a introducir un pez mosquito (Gambusia affinis) en cada uno de estos frascos anotando las alteraciones fisiológicas que estos presentaban hasta alcanzar el shock osmótico, para su posterior regreso a un frasco de recuperación con agua dulce y verificar si recuperaba su estado normal inicial.

2. Efecto a nivel celular

Se preparó un set de tubos con 5 ml de agua con las salinidades de 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 y 33,5.

A partir de una trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) en estado juvenil previamente anestesiada con benzocaína (BZ-20) se extrajeron 0,2 ml de sangre con una jeringuilla plástica previamente heparinizada para evitar la coagulación de la sangre.

La extracción de sangre se realizó desde la arteria caudal la cual se puede encontrar con mayor facilidad en la zona post anal bajo la línea lateral del pez, insertando la jeringuilla de forma lateral hasta sentir la columna (ya que debajo de esta se encuentra la arteria caudal) y luego se realizó la succión de los 0,2 ml de sangre.

De la sangre extraída se agregaron 2 gotas a cada tubo con las distintas salinidades, controlando el tiempo que tardaba en producirse la hemolisis de los eritrocitos (destrucción de la célula por ruptura de la membrana celular, debido a una presión osmótica intracelular exagerada)

Además se observó una gota de sangre bajo el microscopio con un aumento de 400 X

3. Efectos de una prolongada exposición a distintas concentraciones de salinidad

Se dejaron durante toda la noche los frasco que tenían salinidades de 33,5 (muestras sin diluir), 30 psu, 25 psu, 20 psu, 15 psu, 10 psu, 5 psu y 0 psu (Control positivo) con un pez mosquito (Gambusia affinis) en su interior y se observaron las capacidades de osmoregulación de estos peces mediante la observación de supervivencia o muerte que estos presentaban a una prolongada exposición (16 horas aproximadamente) a distintas concentraciones de salinidad.


Resultados.

Actividad I: Evaluación de la tolerancia del pez mosquito Gambusia affinis a la salinidad.

En las siguientes tablas se observa el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) al ser sometido a diferentes concentraciones de salinidad.

Tabla I: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración salina de 5 psu.

Tiempo (min) Comportamiento

5 - Disminución de movimiento de aletas y permanece en el fondo.

10 - Aumenta el movimiento de aletas pectorales y caudal.

15 - Se mantiene la misma condición anterior, permaneciendo en la superficie.

20 - Presenta movimiento de aletas pectorales y caudal acelerados.

30 - Se mantiene la misma condición anterior

Tabla II: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración salina de 10 psu.


5 - Nada rápidamente y aumenta el movimiento de las aletas caudales

10 - Permanece con movimiento agitado de aletas

15 - Nado normal por la columna de agua

20 - Nada de forma ascendente y descendente por el frasco

30 - Movimiento agitado de todas las aletas, nada ascendiendo y descendiendo rápidamente en el frasco llegando solo a la mitad del mismo.

Tabla III: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración salina de 15 psu.


5 - Nada normalmente en la parte media del frasco

10 - Nada de forma acelerada ascendiendo y descendiendo en la columna de agua



20 - Nada de forma acelerada en el fondo del frasco


Tabla IV: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración salina de 20 psu.


5 - Nada en el fondo del frasco normalmente

10 - Permanece quieto en el fondo de la columna de agua




Tabla V: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración de 25 psu.


5 - Nada lentamente en la parte inferior de la columna de agua

10 - Permanece inmóvil en el fondo de la columna de agua

15 - Nada normalmente en el fondo del frasco.

20 - Nado agitado en el fondo de la columna de agua

30 - Permanece en la parte inferior del tubo nadando con movimientos agitados de todas las aletas

Tabla VI: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a la concentración salina 30 psu.


5 - Nada ascendiendo y descendiendo de manera normal en la columna de agua

10 - Permanece inmóvil en el fondo de la columna de agua

15 - Nada normalmente en el fondo de la columna de agua

20 - Presenta movimientos agitados de las aletas, y nada ascendiendo y descendiendo hasta la mitad de frasco

30 - Flota subiendo hasta la mitad del frasco (se demora 10 segundos) y luego desciende con movimientos acelerados de las aletas


Tabla VII: Se muestra el comportamiento que presenta el pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a las concentración salina de 33.5 psu.


5 - Nada agitadamente en la parte inferior del frasco

10 - Permanece inmóvil en el fondo del frasco

15 - Nado normal en el fondo de la columna de agua

20 - Presenta movimiento agitado de las aletas , y nada rápidamente en el fondo del frasco

30 - Movimiento y nado agitado de todas las aletas. Asciende y desciende flotando por la columna de agua. (se demora 10 segundos en subir, se mantiene 15 segundos y desciende nuevamente demorándose 10 segundos).

Debido a que ninguno de los peces alcanzo el tiempo de “shock osmótico”, se preparó una nueva solución con una concentración de 64 psu, en donde se evalúo el comportamiento del pez mosquito (G. affinis) con respecto al tiempo al ser sometido a dicha salinidad. Esto se observa en la siguiente tabla.

Tabla VII:


0 - Nada lentamente en la superficie del frasco con una leve pérdida de equilibrio

3 - Permanece inmóvil en la superficie de la columna de agua

4 - Inicia movimiento de aletas caudales y disminuye el movimiento de aletas pectorales

5 - Permanece inmóvil flotando en la superficie de la columna de agua


9 - Se produce la perdida completa del equilibrio. (Tiempo de shock osmótico)

Tabla VIII: Muestra la respuesta adaptiva que presentó el pez mosquito (G. affinis) al ser sometido a un periodo prolongado de salinidad (16 horas apróx.).

Ejemplar Concentración Respuesta Adaptativa

1 5 psu +

2 10 psu +

3 15 psu +


4 25 psu -

5 30 psu -

6 33,5 psu -

** (+) → Presenta adaptación a la concentración salina del agua, por lo tanto existe sobrevivencia del pez mosquito (G. affinis) a la salinidad.

** (-) → No presenta adaptación a la concentración salina del agua, por lo tanto el pez mosquito (G. affinis) muere.

Actividad II: Efecto de osmorregulación a nivel celular.

Al agregar dos gotas de sangre de la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) a tubos de ensayos con las distintas concentraciones salinas preparadas anteriormente, se observó que en el tubo de ensayo N°1, correspondiente a aquel que solo poseía agua dulce, ocurrió la hemólisis de los eritrocitos al observar la transparencia de la suspensión de las células en el tubo. En el resto de los tubos no sucedió nada ya que solo se observó la turbidez que presentaron desde el inicio, al someter la sangre en las distintas concentraciones de salinidad.

Figura N° 1: Se observan glóbulos rojos en estado de hemólisis, obtenido en el tubo con 0 concentración salina.

A: 40x


Discusión.

Un posible rango de tolerancia de Gambusia affinis por ser un pez de agua dulce, parte de la cantidad de salinidad en agua dulce 50 mosm.L-1 hasta los 20 PSU aproximadamente, debido a que hasta los 20 PSU los peces mosquitos (Gambusia affinis ) se mantuvieron vivos, a partir de 25 PSU hubo mortalidad y el control positivo (agua dulce) igual se mantuvo vivo.

La explicación del rango de tolerancia de Gambusia affinis se sustenta en que es un pez que es capaz de tolerar un amplio rango de variación de salinidad que va desde los 50 mosm.L-1 (hill R, 1980) hasta los 20 PSU, por ende tiene características de un organismo eurihalino.

Si el cambio de salinidad o de la concentración de sales fuera gradual, un mismo individuo podría tolerar un poco más debido a la producción de orina diluida, dado que la reabsorción de sales útiles a la sangre es a partir del ultrafiltrado de los túbulos del riñón.

Una explicación de la mortalidad a partir de los 25 PSU, es que a esa cantidad de solutos disueltos en el agua, el pez no puede tomar del ambiente sales esenciales biológicamente como lo son KCl, NaCl y CaCl2 a través de los epitelios de transporte ubicado en las branquias debido a la pérdida de esta sales a través de la orina.

La respuesta fisiológica al aumento de la concentración de sales, es de tipo adaptativa debido a que Gambusia affinis debe lidiar con la entrada de agua debido al gradiente osmótico produciendo orina diluida, además del aumento de la actividad branquial debido a que es el principal órgano osmorregulador en peces.

Los líquidos corporales de los peces marinos son hipotónicos con el agua de mar (Randall, 1998), al someterlos a un gradiente decreciente de salinidad, estos tendrían tendencia a perder agua hacia el medio externo y a la vez beber agua salobre para reemplazar el volumen perdido de agua y eliminar las sales a través del epitelio branquial, después al someter al pez marino a salinidades bajas este tendría una tendencia a retener sales en el medio interno y a producir orina diluida para minimizar la perdida de sales biológicamente importantes por esta vía.

La evaluación a nivel celular del punto de hemolisis se realizó mediante observación a ojo desnudo y a microscopio mediante un frotis, las observaciones al ojo desnudo evidenciaron el punto de hemólisis celular en eritrocitos de trucha arcoíris, que se observó a una salinidad de 0 psu. En donde produce una desintegración o ruptura de la membrana celular debido a que la concentración de sales en el interior de la célula, es menor por lo tanto se produce un desplazamiento de sales hacia el medio externo producto a la diferencia de presiones parciales entre los compartimentos.


Conclusión

Los animales que mantienen una osmolaridad interna diferente de la del medio en la que se encuentran se denominan osmoreguladores, los animales que no controlan la condición osmótica de sus líquidos corporales y se mantienen conforme a la osmolaridad del ambiente se denominan osmoconformistas.

Los animales acuáticos eurihalinos pueden tolerar un amplio rango se salinidad y los animales acuáticos estenohalinos pueden tolerar un rango osmótico estrecho, los animales dulceacuícolas son hiperosmoticos respecto al ambiente acuático y por ello hacen frente a dos tipos de problemas de Osmorregulación, primero a una constante entrada de agua a sus cuerpos por el gradiente osmótico y segundo están sometidos a una perdida continua de sus sales corporales al medio que los rodea que es de baja concentración en sal.

Los teleósteos marinos se enfrentan a problemas osmóticos opuestos, es decir han de evitar la pérdida de agua y el exceso de sales, esto lo consiguen bebiendo agua de mar y luego eliminando las sales por diferentes mecanismos como son los riñones y las branquias.

Referencias bibliográficas:

Eckert, 1989. Fisiología animal mecanismos y adaptaciones. Cuarta edición. Editorial McGraw Hill Interamericana. 800 pp

Fangel L., Hiriart M. y Fernández F.1998. Biología funcional de los animales. Segunda edición. Editorial Roca. 584 pp

Hill R.,1980 Fisiologia animal comprada: un enfoque ambiental. Segunda edición, Editorial reverté, 901 pp

Randall D., Burggren W. & French K. 1998. Fisiología Animal 4ta Edición. McGraw-Hill-Interamericana de España. 790 pp.

Informe Fisio N°9

Documents

Transcript of Informe Fisio N°9