Los riñones humanos filtran desechos de la sangre y reciclan compuestos benéficos usando ósmosis, variación en la permeabilidad de la membrana, y bombeo de proteínas.
Introducción
Si paseamos por un húmedo pantano puede que no se nos ocurra que uno de los mejores filtros de agua del mundo está bajo nuestros pies. La tierra filtra grandes partículas a medida que el agua fluye a su interior. Algunos tipos de suelo arcilloso absorben pesticidas y otros compuestos usando propiedades químicas. Las bacterias que habitan el suelo también degradan otros contaminantes absorbidos de la atmósfera como resultado de la quema de combustibles fósiles.
Sin embargo, para tratar el agua potable, no basta con la voluminosa filtración del suelo. Antes de que llegue a nuestros hogares, las plantas potabilizadoras de agua hacen ajustes específicos y detallados para que el agua sea apta para nuestro consumo.
Los riñones filtran la sangre usando un proceso parecido de dos pasos, con filtración en gran volumen seguido de un sistema que saca o recicla compuestos específicos.
La estrategia
El propósito principal de un es filtrar desechos metabólicos de nuestra sangre. Para lograrlo, el riñón tiene que procesar una gran cantidad de fluidos, lo que también termina sacando cosas de la sangre que sí necesitamos, como agua, minerales y . Si el riñón no reciclara estos compuestos, necesitaríamos consumir galones de agua y grandes cantidades de minerales todos los días.
La maquinaria de los riñones es una colección de más de un millón de líneas de proceso independientes: los nefrones. Un nefrón tiene dos zonas funcionales: los glomérulos y los túbulos.
Un nefrón es una estructura tubular con dos zonas funcionales. Los glomérulos filtran la sangre, y el túbulo recicla los compuestos de vuelta a la sangre. (Foto por el National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health.)
Los glomérulos son una conglomeración circular de vesículas de sangre, donde ocurre la mayor parte de la filtración. Las paredes porosas de vesículas en los glomérulos le permiten a las moléculas más pequeñas (agua, minerales y productos de desecho) cruzar de la sangre al interior del nefrón y hasta los túbulos. Las moléculas más grandes, como las proteínas , son muy grandes para pasar y se quedan en la sangre.
El túbulo entonces regresa el agua saludable y los minerales a las vesículas de sangre que lo rodean, y los desechos salen como orina. La primera porción del túbulo recupera la mayor parte del agua a través de membranas permeables usando la ósmosis. Esta sección también es generalmente impermeable a los minerales.
La segunda porción, donde el agua no puede penetrar, se enfoca en usar bombas de proteínas para devolver los iones de minerales a la sangre. Cuando la difusión no puede mover los iones de forma pasiva porque ya hay muchos al otro lado, las bombas de proteínas generalmente usan la molécula de energía del cuerpo () para moverlos de forma activa.
El resultado dentro del nefrón es el fluido sin reciclar que contiene algo de agua y algo de productos de desecho. Este fluido evacúa los ductos del nefrón y se va hacia la vejiga, donde la orina se almacena y se drena cuando sea necesario.
Las posibilidades
Aprender a separar y reciclar compuestos de una manera mejor podría ayudar a los procesos químicos industriales a ser más eficientes y reducir emisiones. Mejorar las tecnologías de separación podría aumentar la cantidad de partículas, bacterias y químicos extraídos de las aguas servidas y de las plantas de tratamiento de agua, lo que nos permitiría reciclar agua más limpia. ¿De qué otra forma nos inspira la filtración del nefrón para ser más innovadores?
