SUSTAV ZA IZLUČIVANJE

Transcription

1 Otpadni spojevi pri razgradnji bjelančevina SUSTAV ZA IZLUČIVANJE Izv. prof. dr. sc. Reno Hrašćan Sustav za izlučivanje u plošnjaka (puzavica) i kolutićavaca (gujavica) Izlučivanje otpadnih spojeva otpadni spoj sredina organizmi amonijak voda beskralježnjaci, ribe mokraćevina (urea) kopno vodozemci, sisavci mokraćna kiselina kopno kukci, gmazovi, ptice puzavica pramene stanice gujavica nefridiji

2 Sustav organa za izlučivanje mokraće Sustav organa za izlučivanje mokraće u čovjeka mokraćni sustav: 1. bubrezi; 2. bubrežni vrčevi; 3. bubrežne nakapnice; 4. mokraćovodi; 5 mokraćni mjehur; 6. mokraćna cijev bubrezi: 1. izlučivanje konačnih produkata mijene tvari u organizmu; 2. kontroliranje koncentracije većine sastojaka u tjelesnim tekućinama Građa bubrega Sustav organa za izlučivanje mokraće organ uloga bubrezi stvaranje mokraće filtriranjem krvi mokraćovodi prijenos mokraće iz bubrega u mokraćni mjehur mokraćni mjehur skladištenje mokraće mokraćna cijev izlučivanje mokraće iz tijela bubrezi su parni organi obavijeni čahurom ispod koje se nalazi kora (korteks) koja u obliku džepova ulazi u moždinu (medula) nefron je osnovna morfološka i funkcionalna jedinica bubrega, svaki nefron može sam za sebe stvarati mokraću (oba bubrega sadrže oko nefrona) sastavni dijelovi nefrona su bubrežno (Malpighijevo) tjelešce i sekretni kanalići bubrežno tjelešce sastoji se od klupka arterijskih kapilara-glomerula, koje leži u invaginiranom proširenju sekretnog kanalića-bowmannovoj čahuri na sekretnom kanaliću razlikujemo dijelove: 1. početni (proksimalni) zavijeni dio koji se nastavlja direktno na glomerul; 2. silazni i uzlazni krak Henleove petlje; 3. završni (distalni) zavijeni dio koji se ulijeva u sabirnu cjevčicu u bubrežnoj kori smješteni su glomeruli sa Bowmannovim čahurama, proksimalni i distalni dio sekretnih kanalića, te početni dijelovi sabirnih cjevčica unutar bubrežne moždine, u bubrežnih piramida, smješteni su silazni i uzlazni krakovi Henleove petlje, kao i veće sabirne cijevi

3 Građa bubrega Uloga bubrega i kontrola rada bubrega uloga bubrega: 1. stvaranje i izlučivanje mokraće; 2. kontrola volumena (sadržaja vode) krvi i međustanične tekućine (tjelesnih tekućina); 3. kontrola koncentracije pojedinih iona u tjelesnim tekućinama; 4. kontrola osmolalnosti (omjera vode i otopljenih tvari) tjelesnih tekućina; 5. kontrola stupnja kiselosti tjelesnih tekućina kontrola rada bubrega: 1. antidiuretički hormon (ADH) ili vazopresin (hipotalamus i neurohipofiza) stimulira reapsorpciju vode te tako kontrolira količinu vode u krvi, odnosno količinu vode koja se izlučuje iz bubrega; 2. aldosteron (kora nadbubrežne žlijezde) regulira reapsorpciju iona natrija i kalija Stvaranje mokraće u bubregu krv koja ulazi u glomerul kroz aferentnu (ulaznu) arteriolu filtrira se zahvaljujući stvorenom krvnom tlaku prilikom prijelaza iz arteriola u arterijske kapilare; profiltrirana krv napušta glomerul kroz eferentnu (izlaznu) arteriolu, dok nastali glomerularni filtrat zaostaje u Bowmannovoj čahuri; filtrat odlazi u proksimalni kanalić (proksimalni tubul); iz proksimalnog kanalića tekućina odlazi prvo u silazni krak, a onda u uzlazni krak Henleove petlje; iz Henleove petlje tekućina dospjeva u distalni kanalić (distalni tubul); konačno, tekućina ulazi u sabirne cjevčice najmanjeg lumena koje prelaze u sve šire sabirne cijevi, a od kojih najšire prelaze u bubrežni vrč i nakapnicu; iz nakapnice izlučeni sekret odvodi se mokraćovodom (ureter) do mokraćnog mjehura, da bi napokon bio izlučen kroz mokraćnu cijev (uretra) tijekom protjecanja glomerulnog filtrata, vrši se reapsorpcija vode i otopljenih tvari u kapilare koje oblažu sekretni kanalić (peritubularne kapilare); nereapsorbirani dio tekućine čini mokraću (urin) glomerularni filtrat sadrži vodu i većinu tvari male molekulske mase epitelne stanice bubrežnih kanalića reapsorbiraju veliku količinu vode, glukoze, aminokiselina, te nekih iona dijelovi nefrona Bowmannova čahura proksimalni kanalić Henleova petlja distalni kanalić sabirne cjevčice cijeli nefron Građa i uloga nefrona uloga filtracija krvi iz glomerula u nefron reapsorpcija vode i tvari koje su potrebne tijelu iz nefrona u krv reapsorpcija vode iz nefrona u krv kontrolirana reapsorpcija i sekrecija iona kontrolirana reapsorpcija vode iz nefrona u krv kontrolirana reapsorpcija i sekrecija vodikovih iona

4 Stvaranje mokraće u nefronu Građa nefrona prof. dr. sc. Reno Hrašćan Stvaranje mokraće u nefronu Razlika između filtrata glomerula i mokraće filtracija u glomerulu (Bowmannova čahura) selektivna reapsorpcija (proksimalni kanalić) sekrecija u kanaliću (distalni kanalić) reapsorpcija vode (sabirne cijevi) ekskrecija (bubrežni vrč) tlak krvi u glomerulu (8 kpa) uzrokuje filtraciju krvi iz glomerula u Bowmannovu čahuru difuzija i aktivni transport tvari iz proksimalnog kanalića u peritubularnu kapilaru aktivni transport tvari iz peritubularne kapilare u distalni kanalić osmoza vode zbog aktivnog transporta iona u Henleovoj petlji i sabirnim cijevima izlučivanje mokraće voda, glukoza, aminokiseline, ioni, mokraćevina, mokraćna kiselina, kreatinin voda, glukoza, aminokiseline, ioni (natrija, klora, kalija, hidrogenkarbonata) mokraćna kiselina, kreatinin, vodikovi ioni, amonijak ioni, voda voda, ioni, mokraćevina, mokraćna kiselina, amonijak, kreatinin tvar filtrat glomerula (dnevno) mokraća (dnevno) voda ioni natrija ioni kalija glukoza mokraćevina ph krvi 7,4 ph mokraće L 630 g 22 g 180 g 475 g 1,8 L 3,2 g 2,1 g g

5 Sastav mokraće Kontrola omjera vode i otopljenih tvari u tjelesnim tekućinama tvar voda ostale tvari spojevi dušika mokraćevina kreatinin amonijak mokraćna kiselina ioni natrija kalija magnezija amonijevi kalcija klora sulfatni fosfatni udio (na 1500 ml mokraće) 95% 5% 30 g 1-2 g 1-2 g 1 g 25 g Kontrola volumena krvi Kontrola koncentracije iona natrija u krvi

6 Sustav za pokretanje tijela u kralježnjaka SUSTAV ZA POKRETANJE kostur je potpora tijelu, a sačinjen je od kosti; kostur štiti mozak, srce, pluća i druge unutarnje organe; kostur omogućava pokretanje, pružajući mišićima koji su za njih pričvršćeni čvrstu potporu Izv. prof. dr. sc. Reno Hrašćan Pokretanje u kralježnjaka (kostur) Vanjski i unutrašnji kostur svi kralježnjaci imaju sličnu organizaciju kostura egzoskelet člankonošci endoskelet kralježnjaci

7 struktura kosti zglobovi ligamenti hrskavice tekućina tetive mišići Sustav za pokretanje tijela u kralježnjaka uloga osiguravaju potporu tijela, omogućuju pokretanje tijela, zaštićuju unutarnje organe, sudjeluju u stvaranju stanica krvi, pohranjuju mineralne tvari i masti spojevi između kostiju koji omogućuju njihovo pokretanje povezuju međusobno kosti i učvršćuju zglobove pokrivaju površine kostiju koje su u dodiru podmazuje površine kostiju koje su u dodiru povezuju mišiće s kostima omogućuju pokretanje kostiju, odnosno tijela Kosti kosti izgrađene od 1. koštanog tkiva, 2. koštane srži i 3. pokosnice ili periost 1. koštano tkivo sastoji se od koštanih stanica i međustanične tvari koštane stanice osteociti smješteni u šupljinama-lakunama međustanična tvar sačinjena od organske tvari-osteoid i anorganskih soli osteoid sadrži kolagena vlakna anorganske soli kalcij-fosfat, kalcij-karbonat, kalcij-fluorid, magnezij-klorid kompaktno koštano tkivo čvrsto i gusto; osteociti se nalaze u lakunama; građeno je od ponavljajućih tubularnih jedinica-haversovi sustavi; svaki sustav ima koncentrično poredane lamele međustanične tvari oko središnjeg Haversovog kanala kroz koji se protežu živci i krvne žile; sve lamele oko jednog Haversovog kanala čine koštanu jedinicu ili osteon; njihovi bočni ogranci-volkmannovi kanali protežu se prema susjednim središnjim kanalima; Volkmannovi kanali odvode živce, krvne i limfne žile iz pokosnice u unutrašnjost kosti spužvasto koštano tkivo sastavljeno je od mreže mineraliziranih koštanih gredicatrabekula; nema Haversovih i Volkmannovih kanala; može podnijeti visok tlak i promjene u opterećenju 2. koštana srž mekano tkivo koje ispunjava središnje prostore mnogih kostiju; uloga u stvaranju krvnih stanica i skladištenju masti Kosti 3. pokosnica fibrozna membrana koja izvana obavija kosti; sadrži živce, krvne i limfne žile uloga kosti u regulaciji razine iona kalcija u krvi stanice koje skladište ili otpuštaju kalcij (paratireoidni hormon otpuštanje kalcija u krv; kalcitonin odlaganje kalcija u kostima) rast i razvoj kosti u trećem mjesecu fetalnog života započinje proces okoštavanja; stanice osteoklasti razaraju dijelove hrskavice; stanice osteoblasti stvaraju pojedina središta okoštavanja, koja se postepeno spajaju i očvršćuju kost vrste i broj kostiju ljudski kostur sastavljen je od oko 200 kostiju; s obzirom na oblik, kosti se dijele na: 1. duge kosti (npr. bedrena, ramena kost); 2. kratke kosti (npr. kosti zapešća); 3. plosnate kosti (npr. tjemena kost); 4. mješovite kosti (npr. kralješci) građa duge kosti: 1. srednji, istanjeni dio kosti naziva se dijafiza izvana je obložena pokosnicom ispod koje je kompaktno koštano tkivo; 2. zadebljali krajevi su epifize (proksimalna i distalna) obložene hrskavicom koje smanjuju trenje kostiju; 3. dio između epifize i dijafize je metafiza; u šupljinama spužvaste tvari nalaze se vezivne stanice koje sačinjavaju crvenu koštanu srž; srednji dio duge kosti šupalj je i ispunjen masnim tkivom koje tvori žutu koštanu srž Kosti veze među kostima: 1. šavovi povezuju kosti lubanje; 2. hrskavice između kralješaka nalaze se hrskavični kolutovi koji ih povezuju u jedinstvenu cjelinu, povećavajući gibljivost kralježnice; 3. zglobovi spojevi između kostiju koji omogućuju njihovo pokretanje; kosti su u zglobovima povezane ligamentima; potpuno su pokretljivi oni djelovi kostura koji su međusobno povezani zglobovima

8 Građa duge kosti Organizacija kostura čovjeka kosti glave: 1. kosti lubanje 8 plosnatih kostiju (čeona, dvije tjemene, zatiljna, dvije sljepoočne, klinasta, sitasta); 2. kosti lica 14 kostiju (kost donje čeljusti, dvije kosti gornjih čeljusti, dvije jagodične kosti, dvije nosne kosti, dvije kosti nosnih školjki, dvije nepčane kosti, dvije suzne kosti, ralo); u čeljustima su usađena 32 zuba kosti trupa: 1. kralježnica 5 nizova kralježaka (7 vratnih, 12 prsnih, 5 slabinskih, 5 krstačnih, 3-5 trtična); 2. rebra - u zglobne čašice prsnih kralježaka ulaze zglobne glavice 12 pari rebara; 3. prsna kost rebra su s prednje strane hrskavicom spojena s prsnom kosti; prostor koji zatvaraju rebra naziva se prsni koš kosti udova: 1. kosti ruku oplećje koje sačinjavaju dva para kostiju (lopatica i ključna kost), ramena kost, dvije podlaktične kosti (lakatna i palčana kost), zapešćajna kost, pešćajna kost, članci prstiju; 2. kosti nogu kukovlje s tri para kostiju (crijevna, sjedna i preponska kost), bedrena kost, iver, dvije potkoljenične kosti (goljenična i lisna kost), zastopalna kost, stopalna kost, članci prstiju prof. dr. sc. Reno Hrašćan Kostur čovjeka Kosti glave

9 Građa kralježnice Skeletni mišići mišićno tkivo koje sudjeluje u građi skeletnih mišića je poprečno prugasto; skeletni mišići vezani su za kostur i omogućuju njegovo pokretanje, a pod utjecajem su naše volje struktura i organizacija skeletnog mišića: skeletni mišić građen je od specijaliziranih stanica koje se zovu mišićna vlakna; svako mišićno vlakno obavijeno je staničnom membranom-sarkolema, a sadrži više jezgara i specijalizirani tip citoplazmesarkoplazma; ona sadrži puno mitohondrija i veliki broj mišićnih vlakanaca-miofibrili, koja teku paralelno s uzdužnom osi vlakna; oko svakog vlakanca nalazi se specijalizirani oblik endoplazmatske mrežice-sarkoplazmatska mrežica; to je mreža cjevčica i vrećica koja sadrži ione kalcija, a nadzire mišićnu kontrakciju ili stezanje mišića; mišićna vlakanca građena su od dvije vrste niti-mikrofilamenati; tanje niti građene su od malih molekula proteina aktina, a deblje od velikih molekula proteina miozina; preklapanje debljih miozinskih i tanjih aktinskih niti vidljivo je u obliku tamnih područja, A-pruga; područja koja sadrže samo aktinske niti tvore svijetle I-pruge; po sredini svake I-pruge nalazi se jedna tamna linija, Z-ploča; po sredini A-pruge vidi se svjetlije područje nazvano H-zona, koja je sastavljena samo iz miozinskih niti; u H-zoni vidljiva je nježna M- linija; osnovna jedinica mišićne kontrakcije je sarkomera, koja predstavlja dio mišićnog vlakna između dvije susjedne Z-ploče Građa skeletnog mišića Građa mišićnog vlakna

10 Skeletni mišići Niti aktina i miozina s jednim se krajem aktinske niti drže za Z-ploče, dok se drugim krajem protežu na obje strane između miozinskih niti; aktinska nit građena je od aktina, tropomiozina i troponina; svaka molekula miozina na jednom kraju ima dugi ravni rep, a na drugom kraju smještena je glava miozina koja strši; miozinske niti imaju puno glava koje se povezuju s nitima aktina, što omogućuje klizanje niti tijekom mišićne kontrakcije molekularni mehanizam mišićne kontrakcije (mehanizam klizanja): za vrijeme relaksacije sarkomere, vršci niti aktina potpuno preklapaju niti miozina; tijekom kontrakcije, aktinske niti klize i uvlače se između miozinskih niti, povlačeći Z-ploče tako da se skraćuje sarkomera; skraćuju se I-pruge, H-zone nestaju, dok se A-pruge ne mijenjaju u dužini; glave molekula miozina imaju afinitet za specifična mjesta na aktinskoj molekuli i tvore poprečne mostove između niti; kada se miozinska glava veže na aktivna mjesta aktinskih niti, savije se i primjenjujući tenziju na aktinsku nit pomiče je prema središtu sarkomere; glave miozinskih molekula zatim djeluju kao enzim ATPaza; cijepanje ATP-a osigurava energiju za odvajanje glava miozina od aktivnih mjesta i njihov povratak u početni položaj; slobodne se glave zatim mogu vezati za sljedeće slobodno aktivno mjesto duž aktinske niti formirajući novi poprečni most, povlačeći dalje nit aktina prema središtu miozinske niti Način stezanja mišićnih vlakanaca Stezanje mišićnih vlakanaca sastavnica niti aktina ioni kalcija niti miozina adenozin trifosfat djelovanje klizanje uzduž niti miozina omogućuje vezanje niti miozina i aktina poprečni mostovi povlače niti aktina energija potrebna za klizanje niti aktina uzduž niti miozina prof. dr. sc. Reno Hrašćan

11 Skeletni mišići proces ekscitacije i kontrakcije mišića: akcijski potencijal u motoričkom neuronu uzrokuje otpuštanje neurotransmitera acetilkolina iz aksona u neuromuskularnu vezu; to potakne depolarizaciju membrane mišićnog vlakna; depolarizacija izaziva pojavu akcijskog potencijala koji ide duž membrane mišićnog vlakna; zatim akcijski potencijal putuje u unutrašnjost mišićnog vlakna preko poprečnih cjevčica ili T-cjevčica koje obavijaju svako pojedino mišićno vlakance i protežu se kroz čitavo mišićno vlakno; na mjestima gdje su T-cjevčice u dodiru sa sarkoplazmatskom mrežicom, akcijski potencijal depolarizira njihovu membranu, mijenjajući njezinu propusnost i uzrokujući otpuštanje iona kalcija; ioni kalcija difundiraju u obližnja mišićna vlakanca gdje se vežu na troponin; interakcija između kalcija i troponina mijenja interakciju troponina i tropomiozina, uzrokujući promjenu oblika čitavog kompleksa troponina i tropomiozina na aktinskoj niti te oslobađanje aktivnih mjesta aktina za vezanje miozina; zatim dolazi do stvaranja poprečnih mostova, a savijanje miozinskih glava vuče tanke niti prema središtu sarkomere; prolaskom akcijskog potencijala uklanja se kalcij s troponina, pa kompleks tropomiozina i troponina blokira aktivna mjesta na aktinskoj niti; membrana sarkoplazmatske mrežice sadrži kalcijske pumpe koje pumpaju ione kalcija iz citosola u lumen mrežice održavajući nisku koncentraciju iona kalcija u mišićnim vlakancima Spoj živčanog i mišićnog vlakna prof. dr. sc. Reno Hrašćan Mišići mišićna vlakna obično se kontrahiraju u skupinama; motorički neuron zajedno s mišićnim vlaknima koje inervira predstavlja motoričku jedinicu fiziološka svojstva mišića: 1. elastičnost omogućava mišiću da se pod utjecajem neke sile rastegne i promijeni oblik; 2. kontraktilnost pod utjecajem nekog podražaja mišići se stegnu i skrate za trećinu; 3. tonus mišići se nalaze u manje ili više napetom stanju (prirodna napetost mišića) kao rezultat trajnog utjecaja živčanog sustava; 4. elektromotornost električni potencijal između unutrašnjosti mišića i njegove vanjske površine veze mišića s kostima mišići su povezani s kostima u obliku čvrstih žilavih tvorevina od vezivnog tkiva-tetiva; dio mišića gdje mu je presjek najveći nazivamo glavom mišića; za jednu tetivu može biti vezana jedna ili više mišićnih glava; stoga razlikujemo dvoglave (biceps), troglave (triceps) i četvoroglave (quadriceps) mišiće kako mišići pokreću kosti prilikom stezanja mišića, mišić se skrati i privlači na kosti jedno hvatište prema drugome; ovisno o načinu smještaja prema nekom zglobu, mišići vrše različite pokrete, pa se stoga nazivaju pregibači, pružači, dizači, uvrtači, izvrtači; mišići energiju nastalu u njima pretvaraju u pokret, služeči se kostima kao polugama mišići antagonisti suprotnost u djelovanju; mišići sinergisti mišići koji zajedničkim stezanjem izvode neki pokret Mišići čovjeka

12 Suprotnost u djelovanju mišića (antagonizam) Izvor energije potrebne za stezanje mišića izvor kreatin fosfat dobivanje brzo stvaranje adenozin trifosfata iz male količine kreatin fosfata pohranjenog uz mišićna vlakanca aerobno stanično disanje stvaranje velike količine adenozin trifosfata razgradnjom glukoze i masnih kiselina anaerobno stanično disanje brzo stvaranje male količine adenozin trifosfata razgradnjom glukoze stezanje dvoglavog mišića natkoljenice privlačenje potkoljenice stezanje četvoroglavog mišića natkoljenice odmicanje potkoljenice mišići antagonisti Usporedba mišićnih vlakana koja se sporo ili brzo stežu specifičnost mišićna vlakna koja se sporo stežu mišićna vlakna koja se brzo stežu izvor adenozin trifosfata brzina stezanja mjera umora aerobno stanično disanje mala niska anaerobno stanično disanje velika visoka Predavanje je priređeno prema: 1. Mader Sylvia S. Biology. 8th ed. McGraw-Hill, Boston, USA, sadržaj mioglobina broj mitohondrija zastupljenost sarkoplazmatske mrežice visok mnogo veća nizak nekoliko manja 2. Bernstein Ruth, Bernstein Stephen. Biology. Wm. C. Brown Publishers, Dubuque, USA, Raven Peter H, Johnson George B. Biology. 2nd ed. Mosby College Publishing, St. Louis, USA, sadržaj glikogena visok visok sadržaj masti visok nizak prokrvljenost velika mala posljedica uporabe mišića povećanje prokrvljenosti povećanje mišićne mase