Sistema nervoso
Formado por nervo anelar ao redor da faringe e nervos radiais, é rudimentar e não apresenta cefalização. Há células táteis e olfativas em toda a superfície do corpo. As estrelas-do-mar possuem células fotorreceptoras nas extremidades dos braços.
Sistema respiratório
Ocorre por difusão, entre a água do mar e a que ocupa o sistema ambulacrário. Nos pepinos-do-mar, há uma série de filamentos ao redor da boca, pelos quais passa o líquido celomático, que funcionam como brânquias. Não há pigmentos transportadores de oxigênio.
Os ouriços-do-mar possuem brânquias dérmicas, análogas às brânquias periorais dos pepinos-do-mar e também ocupadas por líquido celomático. Entre as brânquias dérmicas e os numerosos espinhos, os ouriços-do-mar possuem apêndices chamados pedicelárias, dotados de pinças nas extremidades e empregados na limpeza de detritos que se depositam no corpo. Em algumas espécies, essas pedicelárias inoculam veneno.
Sistema esquelético
O endoesqueleto é constituído por placas calcárias, distribuídas em cinco zonas ambulacrais alternadas com cinco zonas interambulacrais.
As zonas ambulacrais possuem numerosos orifícios, por onde se projetam os pés ambulacrais, estruturas relacionadas com a locomoção. Na face dorsal do esqueleto há uma placa central ou disco (onde se abre o ânus), rodeada por cinco placas, cada uma com um orifício genital. Uma dessas placas exibe, além do orifício genital, numerosos poros ligados ao sistema ambulacral: trata-se da placa madrepórica.
Assentados sobre as placas estão os espinhos, dotados de mobilidade graças aos músculos presentes em sua base. Entre os espinhos, pequenas estruturas com a extremidade em forma de pinça, as pedicelárias, constituídas por dois ou três artículos, com funções de defesa e limpeza da superfície corporal.
Sistema digestivo
É completo, isto é, após a boca seguem-se o esôfago, estômago, intestino e ânus. Nos ouriços-do-mar a face oral (inferior) possui a boca, uma estrutura raspadora dotada de cinco dentes, chamada lanterna-de-Aristóteles. Essa estrutura é responsável pela obetnção do alimento e pela corrosão da rocha que o animal se instala. Na face oposta, a aboral (superior), fica o ânus.
A estrela-do-mar alimenta-se principalmente de pequenos moluscos, como mariscos. Com os seus pequenos pés, a estrela-do-mar força a abertura das conchas das ostras, em seguida vira o seu próprio estômago do avesso e lança um suco digestivo dentro das conchas. Depois, é só engolir a massa, isto é, o corpo do molusco já digerido. Essa é, portanto, uma digestão extracorpórea.
Sistema circulatório
Ausente ou é rudimentar, e a distribuição de materiais faz-se através da cavidade celomática. A excreção é feita diretamente através da água que ocupa o sistema ambulacrário, não havendo nenhuma outra estrutura excretora especializada.
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