El sistema excretor
Lo que vas a aprender
- Diferenciar la excreción, que elimina los desechos que producen las células, de la egestión, que expulsa las heces.
- Describir el recorrido de la orina por los órganos del sistema urinario y las tres etapas del trabajo de una nefrona.
- Explicar cómo la hormona antidiurética y los riñones regulan el agua del cuerpo por retroalimentación.
- Calcular el balance de agua de un día con datos inventados y comprobar que lo que entra es igual a lo que sale.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
Un día cualquiera de clase vas al baño varias veces. El día de un partido de fútbol bajo el sol, en cambio, casi no vas, aunque tomes bastante agua, y cuando vas la orina sale más oscura. Nadie le dio una orden consciente a tu cuerpo: él solo decidió cuánta agua soltar y cuánta guardar. Detrás de ese ajuste están los riñones, que limpian la sangre de desechos, y una hormona que les avisa cuánta agua conviene recuperar.
En esta lección vas a ver qué es la excreción, qué órganos la hacen y cómo el sistema excretor trabaja con el sistema endocrino para mantener estable el agua del cuerpo, un ejemplo de la homeostasis que estudiaste en la unidad anterior. También vas a hacer las cuentas de un balance de agua: si el cuerpo está en equilibrio, lo que entra en un día es igual a lo que sale.
Antes de empezar recuerda qué es la homeostasis, qué es una hormona y cómo funciona la retroalimentación del termostato: el cambio pone en marcha una respuesta que lo corrige.
Explicación
¿Qué es excretar?
Tus células trabajan sin parar: sacan energía de la glucosa en la respiración celular, construyen proteínas y desarman las que ya no sirven. Ese trabajo, que se llama metabolismo, deja desechos que el cuerpo no puede acumular, porque en exceso hacen daño. Los dos más importantes son el dióxido de carbono, que sale de la respiración celular, y la urea, que el hígado fabrica con los restos de las proteínas. Además, a veces sobran agua y sales. Eliminar todo eso se llama excreción.
Cuidado con una confusión muy común: excretar no es lo mismo que defecar. Las heces son sobre todo restos de alimento que no se digirieron, con agua y bacterias del intestino. Esos restos recorrieron el tubo digestivo, pero nunca entraron a la sangre ni a las células: no son desechos del metabolismo. Por eso, en sentido estricto, expulsar las heces no es excreción; se llama egestión. La excreción saca de la sangre lo que fabricaron las células.
Los órganos que excretan
Varios órganos comparten el trabajo:
- Los pulmones eliminan el dióxido de carbono y algo de vapor de agua cada vez que exhalas.
- La piel, con sus glándulas sudoríparas, elimina el sudor: agua con sales y un poco de urea. El sudor, además, enfría el cuerpo cuando se evapora.
- El hígado no expulsa la urea, pero la prepara: transforma el amoníaco, un desecho muy tóxico que queda de las proteínas, en urea, que es menos tóxica y viaja por la sangre hasta los riñones y la piel, que la eliminan.
- Los riñones filtran la sangre y forman la orina. Son el centro del sistema urinario.
El sistema urinario
Tienes dos riñones con forma de fríjol, a cada lado de la columna, en la parte de atrás del abdomen, a la altura de la cintura. De cada riñón sale un tubo delgado, el uréter, que lleva la orina hasta la vejiga, una bolsa muscular que la guarda. Cuando la vejiga se llena, unos nervios avisan al encéfalo, y la orina sale al exterior por la uretra.
Dentro de cada riñón hay una cantidad enorme de unidades diminutas, las nefronas. En cada nefrona pasan tres cosas, una detrás de otra:
- Filtración. La sangre llega al riñón por la arteria renal y, en cada nefrona, pasa por un ovillo de capilares muy finos. La presión de la sangre empuja hacia la nefrona el agua y las sustancias pequeñas: sales, glucosa y urea. Las células de la sangre y las proteínas grandes no caben por los poros y se quedan en la sangre.
- Reabsorción. El líquido filtrado recorre un tubo largo y enrollado. A lo largo de ese tubo, lo que sirve vuelve a la sangre: casi toda el agua, toda la glucosa y buena parte de las sales.
- Formación de la orina. Lo que queda en el tubo, agua con la urea y las sales que sobran, es la orina. Baja por conductos hasta el uréter, y la sangre ya limpia sale del riñón por la vena renal.
Fíjate en que el riñón no es un simple colador. Un colador deja pasar lo pequeño, y ya. La nefrona filtra mucho más líquido del que se va a eliminar y después recupera casi todo. Esa segunda etapa es la que le permite decidir cuánta agua y cuántas sales se quedan en el cuerpo.
Ejemplo resuelto
Un modelo de nefrona en el salón
En el salón se arma un modelo de nefrona con datos inventados. La «sangre» es agua con sal y granos de arroz, que hacen de células. Se vierten 200 mL por un filtro de tela y pasan 180 mL de «filtrado». Luego, con una jeringa, se devuelven 171 mL del filtrado a la jarra de la «sangre», como en la reabsorción. ¿Cuánta «orina» queda y qué porcentaje del filtrado se reabsorbió?
Ver la solución paso a paso
Los granos de arroz no atraviesan la tela, igual que las células de la sangre no pasan a la nefrona. Con ellos se quedan, en mL, los que no se filtraron:
$$200 - 180 = 20$$
La «orina» es lo que queda del filtrado después de devolver lo que sirve, en mL:
$$180 - 171 = 9$$
El porcentaje del filtrado que volvió a la «sangre»:
$$\frac{171 \cdot 100}{180} = 95$$
El modelo muestra la idea central: se filtra mucho y se elimina poco. Pero tiene un límite. La jeringa devuelve el líquido al azar, mientras que la nefrona escoge: recupera la glucosa y deja la urea en el tubo.
Respuesta: Quedan 9 mL de «orina», y se reabsorbió el 95 % del filtrado.
El riñón y la homeostasis del agua
El riñón no trabaja solo. Lo coordinan el sistema nervioso y el endocrino, y así se mantiene estable la cantidad de agua de la sangre. Mira lo que pasa en dos situaciones opuestas:
- Cuando te falta agua, porque sudaste mucho o tomaste poca, la sangre queda más concentrada. Una zona del encéfalo, el hipotálamo, lo detecta. Entonces aparece la sed y la hipófisis libera más hormona antidiurética. Esa hormona viaja por la sangre hasta los riñones y hace que las nefronas devuelvan más agua a la sangre. Orinas poco, y la orina sale oscura porque lleva la misma urea en menos agua.
- Cuando te sobra agua, porque tomaste mucha, la sangre queda más diluida. La hipófisis libera menos hormona antidiurética, las nefronas recuperan menos agua y la orina sale abundante y clara.
Es una retroalimentación negativa, como la del termostato: el cambio pone en marcha una respuesta que lo corrige, y cuando la sangre vuelve a su concentración, la respuesta se apaga. En este equilibrio participan cuatro sistemas: el nervioso detecta, el endocrino envía el mensaje químico, el circulatorio lo lleva y el excretor responde.
El balance de agua
Cuando el cuerpo está en equilibrio, a lo largo de un día el agua que entra es igual al agua que sale. El agua entra con lo que bebes, con los alimentos (las frutas y la sopa tienen mucha) y también la fabrican tus propias células en la respiración celular: es el agua metabólica. El agua sale por la orina, el sudor, el aire que exhalas y las heces.
Ojo con la última: el agua que sale con las heces es una salida de agua del balance, aunque expulsar las heces no sea excreción. En el balance se cuenta toda el agua que sale, por cualquier camino.
De todas esas salidas, la orina es la que el cuerpo puede ajustar. El sudor depende del calor y del ejercicio, y el aire exhalado, de cuánto respiras. Si un día sale más agua por el sudor, el riñón compensa y la orina disminuye. Los datos de los ejemplos que siguen son inventados: cada persona y cada día son distintos, y lo que importa es la idea de que las cuentas cuadran.
Ejemplo resuelto
El balance de un día de clase
Un día de clase de Sofía, con datos inventados, entran a su cuerpo 1500 mL de agua en bebidas, 750 mL con los alimentos y 250 mL de agua metabólica. Salen 1250 mL en la orina, 500 mL en el sudor, 500 mL en el aire exhalado y 250 mL con las heces. ¿Está su balance en equilibrio? ¿Qué porcentaje del agua que sale corresponde a la orina?
Ver la solución paso a paso
Sumamos las entradas, en mL:
$$1500 + 750 + 250 = 2500$$
Sumamos las salidas, en mL, incluida el agua de las heces:
$$1250 + 500 + 500 + 250 = 2500$$
Entra lo mismo que sale, así que el balance está en equilibrio. Ahora, el porcentaje de la salida total que fue orina:
$$\frac{1250 \cdot 100}{2500} = 50$$
La mitad del agua salió por la orina, la salida que regulan los riñones.
Respuesta: Entran 2500 mL y salen 2500 mL: el balance está en equilibrio. La orina es el 50 % de lo que sale.
Por dónde salió el agua en el día de clase inventado de Sofía: 1250 mL en la orina, 500 mL en el sudor, 500 mL en el aire exhalado y 250 mL con las heces.
Ejemplo resuelto
El día del partido
Otro día, con datos inventados, Sofía juega un partido al sol. Bebe 1900 mL, recibe 750 mL con los alimentos y sus células producen 250 mL de agua metabólica. Suda 1100 mL, exhala 600 mL porque respira más rápido y pierde 250 mL con las heces. ¿Cuánta orina tiene que eliminar para que su balance siga en equilibrio? Compárala con los 1250 mL del día de clase.
Ver la solución paso a paso
Llamamos $x$ a la orina, en mL, e igualamos lo que entra con lo que sale:
$$1900 + 750 + 250 = x + 1100 + 600 + 250$$
Sumamos a cada lado:
$$2900 = x + 1950$$
Restamos 1950 a los dos lados:
$$x = 950$$
Comparamos con el día de clase, en mL:
$$1250 - 950 = 300$$
Aunque bebió más, eliminó menos orina. El sudor se llevó mucha agua, la sangre se concentró, la hipófisis liberó más hormona antidiurética y los riñones recuperaron más agua.
Respuesta: La orina tiene que bajar a 950 mL, 300 mL menos que en el día de clase.
Práctica
Un día inventado, Andrés toma 1600 mL en bebidas, recibe 700 mL con los alimentos y sus células producen 300 mL de agua metabólica. ¿Cuántos mililitros de agua entraron a su cuerpo?
Se suman las tres entradas: 1600 + 700 + 300 = 2600 mL. El agua metabólica también cuenta, aunque no se beba.
Ese mismo día, a Andrés le entraron 2600 mL de agua y perdió 600 mL en el sudor, 400 mL en el aire exhalado y 100 mL con las heces. Si su balance está en equilibrio, ¿cuántos mililitros eliminó en la orina?
Las otras salidas suman 600 + 400 + 100 = 1100 mL. Para que salga lo mismo que entró, la orina es 2600 − 1100 = 1500 mL.
En el día de clase de Sofía salieron 1250 mL en la orina, 500 mL en el sudor, 500 mL en el aire exhalado y 250 mL con las heces. ¿Qué porcentaje del agua que salió se fue en el sudor?
La salida total es 2500 mL, y 500 ÷ 2500 × 100 = 20 %. El 25 % sería repartir por igual entre las cuatro salidas, y 500 es la cantidad en mL, no el porcentaje.
En ese mismo día de Sofía, ¿cuántas veces más agua salió en la orina (1250 mL) que con las heces (250 mL)?
1250 ÷ 250 = 5 veces. 1000 mL es la diferencia, no cuántas veces cabe una cantidad en la otra.
Un día de calor, con datos inventados, Camilo recibe 1200 mL en bebidas, 600 mL con los alimentos y 200 mL de agua metabólica, y pierde 1000 mL en la orina, 700 mL en el sudor, 400 mL en el aire y 200 mL con las heces. ¿Verdadero o falso? Ese día perdió más agua de la que ganó: $1200 + 600 + 200 < 1000 + 700 + 400 + 200$
Entraron 2000 mL y salieron 2300 mL: perdió 300 mL más de lo que ganó. Su sangre se concentra, aparece la sed y la hipófisis libera más hormona antidiurética para que los riñones recuperen agua.
Un día inventado, Sofía suda 900 mL en vez de los 500 mL de su día de clase, y todo lo demás sigue igual. Si el cuerpo mantiene el equilibrio ajustando solo la orina, que ese día de clase fue de 1250 mL, ¿cuántos mililitros de orina elimina?
Por el sudor salen 900 − 500 = 400 mL más. Para que el balance cuadre, la orina baja esos 400 mL: 1250 − 400 = 850 mL.
En otro grupo, el modelo de nefrona filtra 250 mL y con la jeringa se devuelven 240 mL a la «sangre». ¿Qué porcentaje del filtrado se reabsorbió? Escribe el número sin el signo %.
240 ÷ 250 × 100 = 96 %. Como en la nefrona, casi todo lo filtrado vuelve a la sangre y solo una parte pequeña queda como «orina».
En el modelo de nefrona del ejemplo se filtraron 180 mL y quedaron 9 mL de «orina». ¿Verdadero o falso? La «orina» es menos del 5 % del filtrado: $\frac{9 \cdot 100}{180} < 5$
9 ÷ 180 × 100 = 5 %, justo el 5 %, no menos. Es lo que falta para el 95 % que se reabsorbió.
¿Cuál de estos es un producto de excreción?
La urea se forma en el hígado con los restos de las proteínas que usaron las células, y los riñones la sacan de la sangre: es excreción. Las heces son restos que nunca entraron a las células (egestión), y la saliva y los jugos digestivos son sustancias que el cuerpo fabrica para usarlas, no desechos.
Después de un partido al sol sin tomar agua, ¿qué hacen el sistema nervioso, el endocrino y el excretor?
Falta agua, así que la respuesta es guardarla: más hormona antidiurética y más reabsorción en las nefronas. Menos hormona sería la respuesta a un exceso de agua. Los riñones no dejan de filtrar, y la vejiga solo guarda la orina: no la devuelve a la sangre.
Reto
¿Es excreción o no?
Lleva cada acción a su canasta. Si lo que sale es un desecho que fabricaron las células, o agua y sales que sobran en la sangre, es excreción; si no, no lo es.
Reto
Completa el balance de agua de Mateo.
Primero resta de las entradas las salidas que conoces; después piensa qué hace la hormona antidiurética cuando el cuerpo pierde más agua.
Reto
El crucigrama del sistema excretor.
Lee cada pista y escribe la palabra. No lleva tildes.
Cierre
En resumen
La excreción elimina los desechos que producen las células, como la urea y el dióxido de carbono, y el agua y las sales que sobran; expulsar las heces no es excreción, sino egestión.
Excretan los pulmones, la piel y, sobre todo, los riñones; el hígado prepara la urea que ellos eliminan.
La orina se forma en las nefronas por filtración y reabsorción, y recorre los uréteres, la vejiga y la uretra.
Cuando falta agua, el hipotálamo lo detecta, la hipófisis libera más hormona antidiurética y los riñones recuperan más agua; es una retroalimentación negativa entre los sistemas nervioso, endocrino y excretor.
En equilibrio, el agua que entra en un día es igual a la que sale, y la orina es la salida que el cuerpo ajusta.
Vocabulario
- Excreción
Eliminación de los desechos que producen las células con su trabajo, como la urea y el dióxido de carbono, y del agua y las sales que sobran.
- Egestión
Expulsión de las heces, que son sobre todo restos de alimento que no se digirieron y nunca entraron a las células.
- Urea
Desecho que se forma en el hígado con los restos de las proteínas; viaja por la sangre y los riñones lo eliminan en la orina.
- Nefrona
Cada una de las unidades diminutas del riñón que filtran la sangre, recuperan lo útil y forman la orina.
- Hormona antidiurética
Hormona que libera la hipófisis cuando al cuerpo le falta agua; hace que los riñones devuelvan más agua a la sangre.
- Balance de agua
Comparación entre el agua que entra al cuerpo en un tiempo dado y la que sale; en equilibrio, las dos son iguales.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Pregunte por qué el día de un partido al sol casi no se va al baño, aunque se tome agua. Anote las ideas sin corregirlas todavía.
- Explicación · 15 min — Excreción frente a egestión, los órganos excretores y la nefrona. Si es posible, arme el modelo de nefrona con agua, sal, arroz y un filtro de tela, y resuelva los balances en el tablero.
- Práctica · 20 min — Preguntas en parejas; las canastas y los huecos se pueden proyectar y discutir en grupo, pidiendo que justifiquen cada elección.
- Cierre · 5 min — Pida que expliquen con sus palabras el recorrido hipotálamo–hipófisis–riñón cuando falta agua, y que vuelvan a la pregunta del inicio.
Preguntas para el salón
- ¿Por qué las heces no son un producto de excreción, si también salen del cuerpo?
- Si el riñón filtra tanto líquido, ¿por qué orinamos mucho menos de lo que se filtra?
- ¿Qué sistemas participan cuando el cuerpo ahorra agua, y qué hace cada uno?
Errores típicos
- Decir que defecar es excretar. Pregunte si los restos de alimento de las heces llegaron alguna vez a la sangre o a una célula. La excreción saca de la sangre lo que fabricaron las células.
- Pensar que la vejiga filtra o recupera el agua. Haga que ordenen el recorrido riñón–uréter–vejiga–uretra y que digan en qué órgano ocurre la filtración y la reabsorción.
- Creer que tomar más agua siempre produce más orina, sin importar el sudor. Use el ejemplo del partido: se bebió más y se orinó menos, porque el balance cuenta todas las salidas.
- Olvidar el agua metabólica o el agua de los alimentos en el balance. Escriba en el tablero dos columnas, entradas y salidas, y pida que nombren todas antes de sumar.
Tarea sugerida
Inventar el balance de agua de un día propio con números redondos, con tres entradas y cuatro salidas que den lo mismo, y explicar qué cambiaría en la orina si ese día hiciera mucho calor.