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Biologie (Subject) / Exkretion (Lesson)
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- Verschiedene Ausscheidungstypen N-haltiger Abfallprodukte Ammoniak NH3 wasserlöslich/giftig/ osmotisch aktiv ammoniotelische Tiere z.B. Annelida, Porifera, Protozoa Harnstoff CH4N2O wasserlöslich/ungiftig/osmotisch aktiv Ureotelische Tiere z.B. Wirbeltiere, Säuger Harnsäure C5H4N4O3 wasserunlöslich/ ungiftig/ nicht osmotisch aktiv Urikotelische Tiere z.B. Insekten, Vögel
- Protonephridien bei allen Acoelomen z.B: Plathelminthes Ziel: Osmotisches Gleichgewicht mit der Umwelt Protonephridium: aus Terminalzellen mit Wimpernflamme und ein aus flachen Zellen bestehender Exkretionskanal (Tubulus). Dieser endet mit Terminalzelle (Dyrtocyte, Reusengeisselzelle). Durch Ultrafiltration (durch Schlagen des Wimpernflammenapparat) tritt extrazelluläre Flüssigkeit in Tubuli ein. Schlagen der Wimpernflamme führt zu Unterdruck im Tubulus, Bewegung des Tieres erzeugt Übedruck in extrazellulärer Flüssigkeit. Diese Druckdifferenz bewirkt Filtration. Dieser Primärharn wird durch Sekretion und Reabsorptopm modifiziert und fließt in Richtung Exkretionsporus.
- Metanephridien z.B. Anneliden (geschlossener Blutkreislauf) Nephrostom (offener Wimperntrichter) im Coelom des vorhergehenden Segments --> durchdringt Dissepiment und mündet im nächsten Segment in Exkretionstubulus (der von Blutkapillare umhüllt ist). Tubulus verläuft in Schlingen, erweitert sich in Harnblase und mündet über Exkretionsporus nach außen. Der Primärharn, welcher durch die Ultrafiltration des Blutes in den Gefäßwänden entsteht, wird in das Coelom abgegeben und anschließend vom Nephrostom eingestrudelt. Im ersten Abschnitt, dem engen Kanal (Schleifenkanal), erfolgt die Sekretion von Substanzen wie z.B. Harnsäure in den Tubulus. Im anschließenden mittleren und weiten Kanal (Stäbchenkanal) werden Salze, Kohlenhydrate und Aminosäuren über Transportproteine in das Coelom resorbiert, während Wasser osmotisch nicht nachfolgen kann (die Wände des Tubulus werden zunehmend wasserundurchlässig). --> wässriger Urin Urin hypoosmotisch (Harnstoff oder Ammoniak). Hypotoner Urin wegen feuchtem Lebensraum, denn wegen hypertonischer Körperflüssigkeit strömt ständig Wasser in seinen Körper. Stößt überflüssiges Wasser ab und hält seine Körperoberfläche feucht (Schutz vor Austrocknung) --> Ammoniotelisch: Ammoniak wird ausgeschieden (muss mit Wasser gemischt werden sonst giftig)
- Malphigi gefäße z.B. Insekten (offenes Kreislaufsystem) Malphigische Geföße münden zwischen Mitteldarm und Enddarm. gewöhnlich unverzweigte, paarig vorliegende schlauchartige Darmausstülpungen. Aktive K+ Aufnahme in Malphigischen Gefäßen (aus Hämolyphe) --> Wasser strömt nach --> treibt den Inhalt Richtung Enddarm (=Primärharn). Dort Resorption verwertbarer Substanzen und Wasser. --> Zurück bleiben Harnsäurekristalle --> fast trockene Substanz wird ausgeschieden --> Wassersparende Exkretion --> Uricotelisch: Harnsäure extrem konzentriert Mehlkäfer: Kryptonephridialer Komplex: terminale Enden der MG liegen in einer Schicht um das Rektum. --> effektive Wasser- und Salzzirkulation durch Gegenstromprinzip
- Niere Aufgaben Exkretion: Ausscheidung von Stoffwechselprodukten, die nicht weiter abgebaut werden können (Proteine, Medikamente, Ammoniak, weil toxisch wird in Harnstoff umgewandelt) Osmoregulation Regulation des Elektrolythaushalts Regulation des Wasserhaushalts Regulation des Mineralstoffhaushalts Regulation des Säure-Base-Haushalts Produktion von Erythropoetin (zum Blutkörperchen bilden), Vitamin D und Renin (für Blutdruckregulation) --> Filter
- Nephron funktionelle Einheit erstreckt sich durch Nierenmark und -rinde (juxtamedulläre Nephrone) <--> corticale Nephrone (nur in Rindenzone, etwa 85 % beim Menschen) Glomerulus (Kapillarknäuel) wird von Bowmann-Kapsel umschlossen. Ultrafiltration, wenn durch Blutdruck Flüssigkeit aus dem Blut in die Bowmann-Kapsel gedrückt wird. Proximaler Tubulus: Resoprtion von Nährstoffen, Aminosäuren, Salzen, Wasser (aktiver Na+ Ausstrom --> Rest folgt osmotisch) --> Erhalt des pH-Wertes in den Körperflüssigkeiten. Außerdem werden toxische Substanzen aus der Leber aufgenommen absteigender Ast: Rückgewinnung von Wasser durch Osmose. interstitielle Flüssigkeit in Nierenmark hyperosmotisch zum Filtrat innen --> Filtrat verliert Wasser, Osmolarität steigt aufsteigender Ast: keine Aquaporine mehr (wasserundurchlässig). NaCl strömt raus (Ionenkanäle) --> steigert Osmolarität der interstitiellen Flüssigkeit --> FIltrat wird immer mehr verdünnt distaler Tubulus: Reguliert K+, Na+ und Cl- Konzentration Sammelrohr: Leitet das Filtrat durch die Markzonen zum Nierenbecken. Weiteres Wassersparen durch Osmose --> hyperosmotischer Urin
- ADH reguliert Wasserhaushalt in Sammelrohr Wenn Konzentration von Ionen im Blut zu hoch ist, Signal, dass zu wenig Wasser da ist--> Hypothalamus kann Ausschüttung von ADH durch Neurohypophyse anregen. (Antidiuretisches Hormon/Vasopressin) Hormon wirkt auf Sammelrohr und führt zu Einlagerungen von Aquaporinen. --> Erhöhen Wasserdurchlässigkeit --> Mehr Wasser wird rückresorbiert Oder zu niedriger Blutdruck --> ADH --> mehr Aquaporine --> Wasserrückresorption --> Blutdruck wird aufrechterhalten
- Diuretika Sind Medikamente, die eine Diurese auslösen, also harntreibende Stoffe Werden therapeutisch meist bei Bluthochdruck und Wasseransammlungen im Gewebe (Ödeme) eingesetzt, um das Extrazellularvolumen zu verringern Das Wirkprinzip dieser Medikamente beruht meistens auf einer Hemmung der tubulären Na+- Resorption
- Wo und Warum wird Harnstoff im Körper gebildet? In Leberzellen werden Aminosäuren, Nuklein, Säuren, Proteine abgebaut. Diese liefern giftige Produkte (Ammoniak) Ammoniak ist schlecht Wasser löslich und giftig In den Mitochondiren und im Cytosol werden stickstoffartige Abbauprodukte wie Ammoniak wird umgewandelt in Harnstoff. Harnstoff ist besser wasserlöslich und ungiftig und man verbraucht wenig Wasser Harnstoff wird durch das Blut zur Niere transportiert, dort filtriert und ausgeschieden
- ADH antidiuretisches Hormon = Vasopressin = ADH hemmt die Harnausscheidung. Wird im Hypothalamus gebildet und im Hypophysenhinterlappen gespeichert Osmorezeptoren im Hypothalamus messen die Osmolarität des Blutes und regulieren die Freisetzung von ADH aus dem Hypophysenhinterlappen. ADH sorgt im Sammelrohr für mehr Aquaporine --> erhöhte Wasserrückresorption Homöostase (300mosmol/l) und negative Rückkopplung
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- Angiotensin II bei niedrigem Blutdruck (wegen Blutverlust, Dehydrierung) Enzym Renin spaltet ein Plasmaprotein aus der Leber in Angiotensin I Angiotensin I wird in Lunge durch Angiotensin Converting Enzym zu Angiotensin II Angiotensin II erhöht Blutdruck durch Verengung der Arteriolen Angiotensin II regt Nebennieren an, Aldosteron freizusetzen --> veranlasst distalen Tubuli mehr Na+ und Wasser zu resorbieren --> Blutvolumen und -druck steigen Bei chronischem Bluthochdruck werden Medikamente eingesetzt, die die Produktion von Angiotensin II blockieren. bei zu hohrem Kochsalzgehalt im Harn: Chemosensitives Feld im distalen Tubulus misst Kochsalzgehalt wenn zu hoch --> Freisetzung von Renin --> Angiotensin II verengt Vas afferens --> geringere glomeruläre Filtrationsrate --> geringere Kochsalzmenge im Tubulus erhöhter Aldosteronspiegel --> verstärkt Na+ Resorption im distalen Tubulus
- Ultrafiltration der Niere im Nierenkörperchen (Blut-Harn-Schranke zwischen Glomerulus und Bowman-Kapsel) 3 Schichten: Kapillarendothel des Glomerulus mit Lücken für kleine Moleküle und Wasser (Blutzellen und Makromoleküle bleiben zurück), Basallamina (als elektrische Barriere, hält mit ihren negativen Glykoproteinen negative Moleküle ab), Podozyten (Zellfortsätze der Podozyten verzahnen sich und bilden ein dichtes Netz mit Filtrationsschlitzen) Antreibende Kraft: hydrostatischer Druck (Blutdruck, der Blut in RIchtung Bowman-Kapsel drückt) ca. 55 mmHg Weitere Kräfte: kolloidosmotischer Druck (auf der gefilterter Seite mehr Teilchen als auf der ungefilterten --> Tendenz zurück zufließen durch Osmose) ca. 25 mmHg Hydrostatischer Gegendruck: (Druck in der Bowman-Kapsel) ca 15 mmHg
- Nierenerkrankungen DIabetes mellitus: Ausscheidung von Glucose. Durch die osmotische Wirkung der Glucose im Tubulus wird zusätzlich Wasser ausgeschieden --> osmotische Diurese Diabetes insipidus: Wasserdiurese. Defekt im ADH-System. Keine ADH-Ausschüttung (entweder Hypophysentumor, -abriss nach Schädelbasisbruch) oder verlorene Wirksamkeit des ADH (durch veränderte Rezeptoren). Scheiden pro Tag etwa 200 l wässrigen Harn aus. Ödeme: Wasseransammlungen im Gewebe durch nachlassende Nierenfunktion. --> bekommen Diuretika
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