Exkretion VL 12 Flashcards
verschiedene Tiere : Vampierfledermaus
- sehr schnelles Umstellen des Exkretionssyste,s von Wasserausscheidem auf Wassersparen, saugt Blut an Säugetieren (relative großen), nach Blutmalzeit (doppeltes )Körpergewicht =>zu voll zum fliegen
- binnen 20-30 Minuten kann H2O Volumen wieder ausscheiden ,wichtig ist nicht das Wasser sondern die Blutzellen und co.
Verschiedene Tiere Kängururatten
- trinken ihr ganzes Leben nich und sparen so H2O,weil ihr exkretionssystem auf H2O sparen ausgerichtet ist
- Nachtatktiv sind Tagsüber im Bau um Verdunstung vorzubeugen
- H2O kommt zu 90% aus Stoffwechselwasser
- Osmolarität Urin bis zu 9400mosmol/l
- Urin bis zu 25% Harnstoff enthalten
- nasales Gegenstrompronzip , H2O kondensiert
- sehr trockener Kot
Atalantischer Lachs
-stellen Exkretionsystem innerhaklb kürzesterzeit von Salz auf Süßwasser um ,dauert nur ein paar Tage
Wasser (Grundlage des Lebens)
- relativer Anteil des Wasser an der gesamten Körpersmasse - 60-90 %
- Salze,Nährstoffe,Proteine,stoffwechselprodukte und co (liegen gelöst vor)
- Alle Biochemischen Reaktionen ,die den Organsimus am Leben erhalten laufen im wässrigen Mileu ab.
- Reaktionspartner müssen steht’s in ausreichender Menge vorhanden sein
- H2O fließt immer dahin wo mehr gelöste Stoffe sind
Wasser Molarität
H20 fließt immer dahin wo mehr gelöste Stoffe sind
-gilt auch für die Monaten Mengen der einzelnen Reaktionspartner (Molarität),als auch für die Anzahl der insgesamt in den Körperflüssigkeiten gelösten osmotisch aktiven Teilchen (Osmolarität)
Osmolarität
Anzahl der osmotisch aktiven Teilchen pro Liter (Maß für den osmotisch Druck
Osmose
->Bewegung von Wasser in Kompartimente mit höherer Konzentration osmotisch wirksamer Substanzen
Passiver Transport Wasserbewegung und gelöste Teilchen über Zellmembranen
Passiver Transport : Transport in Richtung eines Konzentrationsgefälles ohne Energieaufwand (Wasser , Kohlendioxid , Sauerstoff)
- einfache Diffusion:hydrophobe und unpolaere kleine Moleküle diffundieren direkt durch die Lipidschicht der Membran
- erleichterte Diffusionm Membrankanäle wie Ionenkanäle , Aquaporine und Carrier-Proteine
Aktiver Transport Wasserbewegung und gelöste Teilchen über Zellmembranen
Aktiver Transport= Transport entgegen einem Konzentrationsgefälle unter Energieaufwand
- aktiver Primärtransport wie Ionenpumpen unter ATP Verbrauch
- Konzentrationsgradienten Abhängige Transporter (Antiporter/Symporter)
Zusammensetzt der Körperflüssigkeiten
bsp: Säugetier
-Meerwasser hat ca 1000 mosmol
-Süßwasser ca 15mosmol
-Extrazellulär :320 mOsmol (viel Cl- und Na+, aber auch Ca2+,Mg2+,HCO3- und Prot
-intrazellulär :340 mOsmol (viel K+ und Prot- und dann noch Ca2+,Mg2+,Na+ und Cl-
-Ca2+ meistens in Mitochondrien und Er
#hypertonidch gegenüber Körperflüssigkeiten =Meer
#hypotonisch gegenüber Körper =Süßwasser
Zsmsetztung der Körpeflüssigkeiten stimmt nicht
- Entgleisung der osmotisch Balance führt zu schweren Störungen
- Optimales Gleichgewicht zwischen innen und außen =Zelleninhalt isotonischer Umgebung
- Salzwasser=Zelle in hypertonischer Umgebung
- Süßwasser =Zelle in hypotonischer Umgebung
Osmoregulation
▷ Regulation des Wasser- und Ionenhaushalts
▷ Regulation des osmotischen Drucks der
Körperflüssigkeiten eines Organismus
▷ Ziel ist die Homöostase (Konstanthaltung) des Wasser- und Salzgehalts in intra- und extrazellulären Flüssigkeitsräumen
▷ in natürlichen Lebensräumen wird das innere Milieu (osmotische Balance) fortwährend gestört
▷ um das innere Milieu konstant zu halten brauchen die meisten Spezies leistungsfähige Exkretionssysteme
L>Faktoren sind Exkretion,osmotische Wasserbewegung, Nahrung, Verdunstung, Säuebasehaushalt und Hormonhaushalt, WasserElektrolytHaushalt und Atmung sowie toxische Stoffwechselprodukte
Abfallprodukte des Stoffwechsels
▷ Endproduktedes Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels sind Wasser und Kohlenstoffdioxid (unproblematisch)
▷ bei Verstoffwechslung von Proteinen und Nukleinsäuren fallen auch stickstoffhaltige Abfallprodukte an (problematischer)
▷ TierescheidenStickstoffin unterschiedlicher Form aus (Ammoniak, Harnstoff, Harnsäure)
Stickstoffformen bei Tieren
-ammoniotelische Tiere (Ammoniak)=aquatische Wirbellose Tiere und die meisten Knochenfische.
=>weil Ammoniak wasserlöslich ist
- ureotelische Tiere (Harnstoff)=Säuger ,die meisten Amphibien und Knorpelfische
- uricotelische Tiere (Harnsäure)=Vögel,Reptilien und Insekten
Osmokonformer schon Osmoregulierer
Osmokonformer =betreiben keine oder kaum osmoregulation (viele Marine invertebraten)
Osmoregulierer= halten ihre Innere Osmolarität aktiv auf konstantem Niveau (alle Süßwasserfische, alle Landbewohner, viele Meeresbewohner )
Aquatische Tiere können in drei Gruppen eingeteilt werden: strenger Osmokonformer, eingeschränkter Osmoregulierer und strenger Osmoregulierer
Salzwasser Osmoregulation
-Salzwasserfische können sowohl Osmoregulierer als auch Osmokonformer sein.
-Probleme der Osmoregulation im Salzwasser
▷ Organismus verliert H2O(Körperflüssigkeiten sind hypoosmotisch zum Meerwasser)
▷ H2O Verlust wird durch Trinken von Meerwasser ausgeglichen
▷ Aufnahme von zu vielen Salzen
Problemlösung
▷aktive Ausscheidung der Salze über die Nieren und das Kimenepithel
Kiemenepitehl ist ein spezielles Transportepithel in Kiemen (Chorid und Pflasterzellen
Osmoregulation im Süßwasser
Probleme=
-zwingend Osmoregulierer
-H2O dringt in den Organismus ein (Körperflüssigkeiten sind hypertonisch zum süßwasser)
-Organismus erleidet einen Salzverlust an die Umgebung
Lösung=
-Bildung eines wässrigen Harns (Hypotoner Harn)
-Rückgewinnung von Salzen in anbieten und salzaufnahme durch Nahrung
-aktive Aufnahme von Ionen über das Kiemenepitthel
Chloridzellen
- Mitochondrien reich
- brauchen viel Energie
- über Tight junctions mit Pflasterzelle Verbunden
- zur Begleitzelle eher offen
- Na+/K+ ATPsen K+ raus ins Gewebe Na+ in Zelle
- An Basolaterallamina Na+,K+ und 2Cl- kanal nutzt gradienten um viel Chlorid einströmen zu lassen, Verlässt Apikalmembran die Zelle durch Chloridkanäle => Folge ist das Apikalmembran unmittelbar seh negativ ist , das zieht Na+ zwischen Begleit und Chloridzelle herraus
Pflasterzellen
- haben Apikalmembran mit Mikrovili , nur Pflasterzellen
- auch viele Mitochondrien
- haben Protonen ATPase (H+)wird von Zelle ins H2O abgegeben , haben auch Na+ kanäle => Entgegen durch eklektrische Kräfte
- Na+ geht auch bei Chloridzelle rein, auch Cl-/HCo3- austauscher
- Chloridkanal pumpt in Basolaterale Membran
Marine knorpelfsich
▷ Körperflüssigkeiten sind leicht hyperosmotisch im Vergleich zum Meerwasser
▷ innere Salzkonzentration geringer als in Umgebung (ähnlich wie bei Knochenfischen)
Marine Knorpelfische (Sonderstellung)
▷ osmotischer Gradient wird durch organische Osmolyten (Harnstoff/ TMAO) ausgeglichen
▷ überschüssige Salze (wegen Konzentrationsgradienten aufgenommen) werden durch die
Nieren und über aktive Sekretion durch die Rektaldrüse ausgeschied
-NaCL sezernierende Zellen in der Rektaldrüse
Marine Vögel
▷ nehmen über das Trinkwasser (Meerwasser) und die Nahrung zu viel Salze auf
Marine Vögel (Parallelen zu Knorpelfischen)
▷ überschüssige Salze werden über aktive Sekretion durch Salzdrüsen ausgeschieden
▷ Sekret der Salzdrüse kann bis zu 10% NaCl enthalten
Besondere Strategie
-(auch bei marinen
Reptilien)
NaCl sezernierende
Zellen in der
Salzdrüse
Salzdrüsen in marinen Vögeln
- Gut durchblutet
- Blut transportiert auch Salz
- druch Zentralkanal Salz in Lumen abgegeben
- NaCl-sezernierende Zellen Funken wie Chloridzellen, selbe Transporter wie diese
Osmoregulation in
Amphibien
▷ besonderen osmoregulatorisch Belastungen ausgesetzt ▷ Jugendentwicklung ist aquatisc (ähnliche Probleme wie Süßwasserfische) ▷ adulte Tiere oft vorwiegend terrestrisch (ständiger Wasserverlust über Haut– atmung) ▷ adulte Tiere wechseln oft zwischen Land und Wasser
Poblemlösung von Adulten Amphibien
▷ relativ unempfindlich gegenüber starkem Wasserverlust ▷ starke Schwankungen in der Produktion von antidiuretischem Hormon ▷ aktive Wasseraufnahme über die Haut
Amphibien und ADH
- wenn im Wasser weni ADH ausschüttung ( Urin stark hypoosmotisch)
- wenn an Land viel ADH- Ausschüttung ( konzentrierte Urin wird in Blase Gespeichert und wasser wird resorbiert
Wassersparen ( terrestrische Lebewesen)
▷ ständiger H2O und Salzverlust über Körperoberfläche, Atemluft und Exkretion
Probleme terrestrisch lebender Organismen
▷ Wasseraufnahme durch Trinken
▷ Reabsorption von Wasser (und Salzen) aus der Niere und auch aus dem Darm
▷ Haare (bei Säugern), Schuppen (bei Reptilien), Federn (bei Vögeln), wasserundurchlässige
Cuticula (bei Insekten), Häuser von Schnecken
Problemlösung
= h2O Sparen ist überlebenswichtig
- Haare verhindern Verdunstung
Kontraktile Vakuole
- sind Organellen
- einige Marine Ciliaten
- Protozoen , Schwämme und Coelenteraten im Süßwasser
▷ ständiger H
2
O und Salzverlust über Körperoberfläche, Atemluft und Exkretion
Probleme terrestrisch lebender Organismen
▷ Wasseraufnahme durch Trinken
▷ Reabsorption von Wasser (und Salzen) aus der Niere und auch aus dem Darm
▷ Haare (bei Säugern), Schuppen (bei Reptilien), Federn (bei Vögeln), wasserundurchlässige
Cuticula (bei Insekten), Häuser von Schnecken
Problemlösung
▷ stammesgeschichtlich ältesten Exkretionsorgane vielzelliger Tiere ▷ bei Tieren ohne Coelom (Plattwürmern, Schnurwürmern, Polychaeta, Kamptozoa, Rädertieren -Durch Schlagen der Wimpern (Wimpernflamme) wird gefilterte Flüssigkeit durch Tubuli in Richtung Exkretionsporus bewegt -Extrazelluläre Flüssigkeit wird durch die Schlitze zwischen Terminalzelle und erster Tubuluszelle gefiltet. -Solute werden von Tubuluszellen reabsorbiert.
Metanephridien
▷ bei Tieren mit Coelom (Articulata, Mollusca, Tentaculata) u. niederen
Wirbeltieren (Abwandlung der Metanephridien
-Tubuluszellen verändern die
Zusammensetzung der Flüssigkeit,
während die durch Tubulus
fließt……
……und produzieren
einen verdünnten Harn,
der durch den
Exkretionsporus
ausgeschieden wird.
-Coleomflüssigkeit wird von Cilien, die das Nephrostom
umgeben, in das Metanephridium transportiert
Coleomflüssigkeit wird von Cilien, die das Nephrostom
umgeben, in das Metanephridium transportiert
Coleomflüssigkeit wird von Cilien, die das Nephrostom
umgeben, in das Metanephridium transportiert
Coleomflüssigkeit wird von Cilien, die das Nephrostom
umgeben, in das Metanephridium transportiert
▷ durch großes Oberflächen/Volumenverhältnis sind die osmotischen Anforderungen,
die an die Insekten gestellt werden, außerordentlich groß
▷ Vielzahl von unterschiedlichen Mechanismen der Osmoregulation bei Insekten
▷ Beispiele: Chloridzellen, Chloridepithelien, Analpapillen, Wasserdampfabsorption
durch orale/rektale Systeme, Malpighi-Schläuche, Rektum, Stoffwechselwasser spielt
häufig eine große Rolle etc.
- kreislauf mit Darm, malppiighi Schläuche
- Kein Harn mehr kot und Harn zsm eine Paste
Malpighi-Gefäße
-Harnsäure fällt im Rektum aus und wird zusammen mit Abfallstoffen ausgeschieden. -Na+und K+ werden aktiv aus dem Colon und Rektum in die Hämolymphe transportiert; H2Ofolgt. -Harnsäure, K+und Na+werden aktiv in die Malpighi-Gefäße transportiert; H2O folgt passiv -Der Inhalt der Malpighi-Gefäßewird in den Darmentsorgt.
Transportsystem im insektenrektum
-Harnsäure
(kristallisiert durch
Wasserentzug aus, ist somit osmotisch nicht mehr wirksam und erhöht Wasserreabsorption)
-Cl- geht rein K+ folgt darauf entgegen Konz. aber mit Elektrischem Gradient nach
Wasser geht Passiv rein
- Aminosäuren gehen rein nd Nh4+ geht raus richtung Lumen oder von Lumen in Zelle
-richtung hämolymphe geht K+ und Cl- und Na+
K+ geht rein
Wichtigsten Funktionen
der Niere
▷ Regulation des Säure-Basen-Haushaltes ▷ Regulation des Wasserhaushalts ▷ Regulation des Elektrolyt-Haushalts ▷ Eliminierung von Giftstoffen ▷ Regulation des Blutdrucks ▷ Regulation des Knochenstoffwechsels ▷ Regulation der Hämoglobinproduktion im Knochenmark
Wirbeltierbephron
Arteriole versorgt den Glomerulus mit Blut, das unter Druck steht (effektiver Filtrations druck von 8-15 mmHg). -Efferente Arteriole leitet Blut aus dem Glomerulus ab -Efferente Arteriole leitet Blut aus dem -Renale Venole entleert die peritubulären kapillaren -Glomerulus (Kapillarknäuel) = Ort der Ultrafiltration des Blutes. -Das Ultrafiltrat wird von der Bowman-Kapsel aufgenommen. -Die Zellen der Nierenkanälchen ändern die Zusammensetzung d glomerulären Filtrats durch Reabsorption und Sekretion von Soluten. -Das verarbeitete Filtrat (Endharn) der einzelnen Nephrone gelangt über die Sammelrohre in einen gemeinsamen Ausführgang, den Harnleiter.
Schema des Nephrons verschiedener
Wirbeltiere
▷ im gleichen Maßstab dargestellt, um die unterschiedliche Größe der
einzelnen Abschnitte zu zeigen
-Zwischensegment wird
bei einigen Vögeln und
allen Säugern zur
henleschen Schleife
- vermehrt H2o Sparen sind längere Tubuli, desto Konzentrierteres Urin kann produziert werden
-> Säuger können sehr konzentrierten Urin bilden
Das Nierenkörperchen als Ultrafilter
▷ im Nierenkörperchen (Glomerulus und Bowman-Kapsel) findet die Ultrafiltration des Blutes zum Primärharn statt
▷ Podozyten bilden Filtrationsschlitze
▷ effektiver Filtrationsdruck = Blutdruck Blutgefäße ca. 50 mmHg –
Kapseldruck (17 mmHg) - kolloidosmotischer (25 mmHg) = 8-15 mmHg
Renale Autoregulation
▷ Niere kann ihre Durchblutung über einen großen Bereich
arteriellen systolischen Drucks (80-180 mmHg ) konstant
halten
▷ Stabilisation der glomeruläre Filtration
-Blutdrucksschwankungen keinen Einfluss
Autoregation von Niere
▷ Bayliss-Effekt: vermehrte Wandspannung → Ca2+, reguliert durchblutung durch Vasokonstriktion oder vasodilatation
-hoch konstrikt
-niedrig dilati
- Tubulo-glomeruläres Feedback
“ schutz vor Hyperfiltration
“ wenn viel filtriert wird dann mehr nacl an macula densa ( am Nierenkörperchen)
“dadurch gibt es Feedbacksignal an Glomerulum und sorgt für vaso konstriktion
Zusammensetzung des
Primärharns
▷ entspricht in Zusammensetzung in etwa dem eiweißfreien Blutplasma
▷ Makromoleküle (z.B. Proteine) können den glomerulären Filter nicht
passieren
▷ enthält neben Wasser hauptsächlich Natriumionen, Chloridionen und Bicarbonat, sowie : Elektrolyte und AD , Glucose, Lactat, Acetat udn citrat
▷ bei Durchlauf durch das Tubulussystem wird der Primärharn mittels
Resorption und Sekretion zum Sekundärharn modifiziert
Resorption und Sekretion
im Tubulus
(Funktionen der
Nephronabschnitte)
Resorption und Sekretion im Tubulus (Funktionen der Nephronabschnitt
Was leisten Nieren
▷ Nierenarterien transportieren 25 Prozent des
Herzminutenvolumens zu den Nieren (beträgt etwa 1.800 Liter
Blut pro Tag)
▷ gesamter Blutbestand des Körpers wird von den Nieren etwa
60-mal pro Tag gefiltert
▷ Nierenkörperchen sind als Filter 1000-mal effizienter als
andere Kapillaren
▷ filtriertes Volumen aller Nierenkörperchen pro Zeiteinheit =
glomeruläre Filtrationsrate (ca. 125 ml/min) = 180 l pro Tag
▷ Primärharn wird vom Tubulussystem zu 99% rückresorbiert=
tatsächliche Urinausscheidung beträgt nur 1,5 Liter pro Tag
Renale Clearance (Über-prüfung der Nierenfunktion
▷ Maß für die Klär- bzw. Entgiftungsleistung der Nieren
▷ entspricht dem Plasmavolumen, das pro Zeiteinheit bei
Nierenpassage von einem bestimmten Stoff geklärt wurde
▷ sinkt die Clearance, nimmt die Leistung der Niere ab
(Niereninsuffizienz)
▷ Bestimmung der Clearance für verschiedene Substanzen
erlaubt verschiedene Funktionsparameter der Niere zu
bestimmen
• glomeruläre Filtrationsrate (GFR)
• renaler Plasmafluss
renaler Blutfluss
Wie wird Harn konzentriert ?
1.- im dicken Segment des aufsteigenden Astes
der Henle-Schleife wird NaCl aus Harn in Gewebsflüssigkeit gepumpt, H2O kann nicht
folgen (→ Aufbau Konzentrationsgradient in
Markschicht)
2- höhere Osmolarität Gewebsflüssigkeit führt
zu osmotischer Resorption von H2O aus dünnen absteigenden Ast Henle-Schleife (→Tubulusflüssigkeit, die in den aufsteigenden
Ast eintritt, konzentriert sich)
3.– Zusammensetzung Tubulusflüssigkeit wir
durch Sekretion und Resorption im distalen
Tubulus kontrolliert
4– Flüssigkeit in Sammelrohren ist weniger stark konzentriert als Gewebsflüssigkeit (→ H2O
wird osmotisch herausgezogen)
5-resorbiertes H2O verlässt Markschicht durch
Vasa recta
6– im unteren Teil des Sammelrohrs wird Harnstoff
in Gewebsflüssigkeit resorbiert (→ erhöht
Konzentrationsgradienten in Markschicht)
Nieren scheiden Säuren und Basen aus
1.Na+und HCO3-gelangen
in das Glomerulusfiltrat.
2.Die Zellen der Nierentubuli
sezernieren H+im Austausch
gegen Na+
3.Durch die Reaktion von HCO
3-und H+bildet sich CO2das in
die Tubuluszelle diffundiert.
- CO2 wird in der renalen
Tubuluszelle wieder in
HCO-verwandelt.
5.Ein Na+/HCO3–Symportertransportiert Na+und HCO3-durch die Basalmembran der Tubuluszelle.
Renin-Angiotensin-Aldosteron System
- Stromungsgeschwndigkeit im Nephron gering, dadurch mehr nacl reabsorbtion - > Macula densa zellen setzten Renin frei
2 Renin aktiviert Angiotensinogen zu Angiotensin 1
3.Angiotensin 1 aktiviert dann Angiotensin
3.Angiotensin macht Durst, Adh freisetztung, Vasokonstriktion und aussschüttung aldosteron und aldosteron macht na resorbiton
Aldosteron
Wirkmechanismus
▷ Aldosteron stimuliert über einen intrazellulären Rezept (Steroidrezeptor) der Tubuluszellen die Expression
▷ steigert Rückresorption von Natrium, dem aufgrund des osmotischen Effektes Wasser folgt (> Blutdruck)
▷ fördert es die
Ausscheidung von Kalium und Protonen
• luminaler Na+- (ENaC) und K+-Kanäle
• basolateraler Na+/K+- ATPasen
Antidiuretisches Hormon (ADH)
▷ erhöht Blutdruck ▷ fördert Rückresorption von Wasser (Aquaporine) ▷ senkt Blutosmolarität
Atriales natriuretisches Peptid
vom Herzen produziert
▷ hohes Blutvolumen und hoher Blutdruck
▷ Herz ist unter Spannung
▷ atriale Muskelfasern überdehnen und setzen atrialesnatriuretisches Peptid frei
▷ gelangt über Blutkreislauf zu Nieren, wo es Natrium- und Wasserrückresorption senkt
▷ Wirkung → Senkung des Blutvolumens und des
Blutdrucks (Entlastung Herz)
Nierenversagen
▷ Nierenversagen bedeutet die Verschlechterung oder den Verlust der Nierenfunktion • akutes Nierenversagen • chronisches Nierenversagen • terminales Nierenversagen
Hämodialyse
1.Blut wird dem
Patienten aus einer
Arterie entnommen.
2.Blut wird dem
Patienten aus einer
Arterie entnommen.
3.Gebrauchte, mit
Abfallstoffen beladene
Dialyselösung wird
entsorgt.
4.Blut wird durch eine
Vene in den Körper
zurückgeschickt
