Wydalanie ZAKŁAD FIZJOLOGII ZWIERZĄT, INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII, UNIWERSYTET WARSZAWSKI

Transkrypt

1 Wydalanie DR MAGDALENA MARKOWSKA ZAKŁAD FIZJOLOGII ZWIERZĄT, INSTYTUT ZOOLOGII WYDZIAŁ BIOLOGII, UNIWERSYTET WARSZAWSKI

2 Środowisko odla ZWIERZĘCIA jest nim OTOCZENIE, w którym żyje odla KOMÓREK PŁYN ZEWNĄTRZKOMÓRKOWY, odla ENZYMÓW WEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH CYTOPLAZMA onarządami służącymi do wymiany wody i jonów z otoczeniem są: nerki lub ich odpowiedniki a także skóra i nabłonki tkanek pozanerkowych: skrzeli, płuc, układu pokarmowego.

3 Wymiana wody i jonów w różnych środowiskach Woda Śluz Nabłonek Płyn śródmiąższowy Płyn zewnątrzkomórkowy Naczynie krwionośne Komórka (erytrocyt) Płyn zewnątrzkomórkowy (osocze)

4 Środowisko wewnętrzne Utrzymanie właściwego składu chemicznego środowiska wewnętrznego organizmu wymaga: Osmoregulacji czyli utrzymania właściwego ciśnienia osmotycznego tkanek, a od tego zależy ruch wody przez błony biologiczne. Regulacji składu jonowego czyli zdobywania lub usuwania nadmiaru jonów, istotnych dla prawidłowego funkcjonowania komórek. Wydalania końcowych produktów metabolizmu białek czyli usuwania amoniaku bądź jego pochodnych.

5 Źródła wody opokarm owoda pitna owoda metaboliczna

6 Zawartość wody w różnych pokarmach Składnik pożywienia Płyny pochodzenia zwierzęcego i roślinnego Zawartość wody (% świeżej masy) Soki i nektary Krew 95 Mleko (większość ssaków) 87 Mleko (ssaki morskie) 40 Owoce i warzywa Tkanki roślinne i zwierzęce Mięśnie i inne tkanki zwierzęce Nasiona i ziarna < 10

7 Przemieszczanie się wody w głównych przedziałach organizmu PRZEWÓD POKARMOWY KREW PŁYN WENĄTRZKOM. LIMFA KREW PŁYN TKANKOWY

8 Struktura i niektóre właściwości metabolitów azotowych Amoniak Mocznik Kwas moczowy

9 Procesy zachodzące w narządach osmoregulacji i wydalania FILTRACJA ok. 200 litrów na dobę (człowiek) RE(AB)SORPCJA do 99% filtratu SEKRECJA

10 Funkcje nerek Osmoregulacja, Wydalanie końcowych produktów metabolizmu białkowego: amoniaku, mocznika, kwasu moczowego, Regulacja równowagi kwasowo-zasadowej: wydalanie H + i H 2 PO 4-, restytucja HCO 3 - Synteza hormonów i wydzielanie dokrewne: renina, erytropoetyna (w ok. 80%), 1,25-dihydroksycholekalcyferol (aktywna postać witaminy D) Glukoneogeneza (25%) Synteza niektórych aminokwasów, np. glutaminy

11 Układ moczowy

12 Nerka Kora Rdzeń Miąższ Kora Rdzeń Torebka Brodawka Wnęka Kielich mniejszy Miedniczka Zatoka większy Kolumna Piramida Moczowód

13 Nefron Torebka Bowmana Torebka Bowmana Kanalik bliższy Kora nerki Kanalik dalszy Kanalik bliższy Kanalik dalszy Kanalik zbiorczy Pętla Henlego Rdzeń nerki Nefron korowy Kanalik zbiorczy Pętla Henlego Nefron przyrdzenny

14

15 Naczynia krwionośne Tętniczka odprowadzająca Kłębuszek Tętniczka doprowadzająca Kapilary przykanalikowe Kora Rdzeń Naczynia proste

16 Działanie nerki

17 Kłębuszek nerkowy Torebka Bowmana Tętniczka odprowadzająca Tętniczka doprowadzająca Kanalik bliższy Śródbłonek kapilary Komórka śródbłonka Wyrostek stopowaty podocytu Błona podstawna Kłębuszek Kapilary Podocyt Komórki mesangium Podocyt Wyrostek stopowaty Filtr kłębuszkowy Kapilary kłębuszka przekrój poprzeczny Kapilara kłębuszkowa

18 Tętniczka odprowadzająca Torebka Bowmana Kłębuszek Filtracja kłębuszkowa Tętniczka doprowadzająca Przepływ krwi Białka (ciśn. osmot. 30 mmhg) Ciśn. krwi 60 mmhg Gradient ciśnienia onkotycznego Gradient ciśnienia hydrostatycznego Światło torebki Bowmana Ciśnienie hydrostatyczne w torebce 15 mmhg Kłębuszek Torebka Bowmana

19 Filtracja

20 Plamka zbita i aparat przykłębuszkowy Torebka Bowmana Tętniczka odprowadzająca Kanalik dalszy Tętniczka doprowadzając a Aparat przykłębkowy Kanalik bliższy Tętniczka odprowadzająca Plamka zbita Kanalik dalszy Światło torebki Bowmana Kapilara kłębuszkowa Kierunek przepływu krwi Tętniczka doprowadzająca Komórki aparatu przykłębkowego

21

22 Powstawanie moczu re(ab)sorpcja sekrecja

23 Re(ab)sorpcja

24 Re(ab)sorpcja

25 Sekrecja

26

27 Płyn kanalikowy Kanalik bliższy Kanalik dalszy Kanalik zbiorczy Kora H 2 O Ramię zstępujące K + Na + Cl - Ramię wstępujące Rdzeń Pętla Henlego

28 Kontrola funkcjonowania nefronu przez aldosteron Aldosteron na drodze dyfuzji przenika do komórki Łączy się ze swoimi receptorami i czynnikami transkrypcyjnymi Aktywowana jest transkrypcja genów białek transporterowych Nowe białka transporterowe umieszczane są w pęcherzykach Białka transporterowe wbudowywane są w błonę komórkową

29 Kontrola funkcjonowania nefronu przez wazopresynę (ADH) Wazopresyna łączy się receptorami związanymi z białkami G W komórce wzrasta poziom camp i aktywowana jest PKA PKA fosforyluje białka cytoszkieletarne Akwaporyny z pęcherzyków wbudowywane są w błonę komórkową

30 Pojęcie progu nerkowego na przykładzie glukozy Filtrat Resorpcja Próg nerkowy Mocz

31 W świecie zwierząt

32 Pokrycie powierzchni ziemi WODY 71% OCEANY > 98% RZEKI I JEZIORA <1%

33 Skład jonowy środowisk wodnych JONY Woda morska mmol/kg Woda rzeczna mmol/kg Na + 475,4 0,39 Mg 2+ 54,2 0,21 Ca 2+ 10,3 0,52 K + 10,1 0,04 Cl - 554,4 0,23 SO ,6 0,21 HCO 3-2,4 1,11

34 Reakcje zwierząt na zmiany stężenia w środowisku zewnętrznym OSMOKONFORMIZM morskie bezkręgowce OSMOREGULACJA większość morskich kręgowców JONOKONFORMIZM w wodzie morskiej JONOREGULACJA - w wodzie słodkiej EURYHALICZNOŚĆ szeroki zakres tolerancji zmian stężenia soli STENOHALICZNOŚĆ - wąski zakres tolerancji

35 Problemy osmoregulacyjne SUSZA OSMOTYCZNA - w wodach morskich NAPŁYW WODY I UTRATA ELEKTROLITÓW - w wodach słodkich SUSZA OSMOTYCZNA na lądzie

36 wydalanie mocznika

37 Dziękuję

38

39 BIAŁKA TRANSPORTUJĄCE WODĘ (prace które przyniosły nagrodę Nobla profesorowi P.Agre) 1988 wyizolowanie 28 kda białka z błon erytrocytów 1991 CHIP28 (channel-like integral protein) sklonowanie cdna CHIP ekspresja CHIP28 w oocytach Xenopus laevis, wbudowanie w liposomy (Zeidel;1992,1994) 1993 sugeruje nazwę Akwaporyny 1 dla CHIP28 i białek jemu podobnych, która w 1997 roku zostaje przyjęta przez Human Genome Organisation 2000 molekularny model budowy AQP1 (Murata) (The Nobel Prize in Chemistry 2003 Information for the Public) (Journal of Physiology, Agre 2002)

40 AQP2 kanał regulowany wazopresyną Komórka nabłonka kanalika zbiorczego Pod wpływem wazopresyny: Internalizacja pęcherzyków zawierających AQP2 z błoną (Fizjologia zwierząt, Nielsen i wsp.; 1998) Wzrost ekspresji genu aqp2 Choroba związana z AQP2: Komórka nabłonka Moczówka prosta (15 litrów moczu dziennie) kanalika zbiorczego po podaniu 100pM wazopresyny (Fizjologia zwierząt, Nielsen i wsp.; 1998)

41

42

43

44

45

46