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THP (Subject) / 16 und 17) Osmoregulation Unspezialisierte Exkretionsorgane (Lesson)
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- Unspezialisierte Exkretionsorgane Urin/Harn bildend Protonephridien Metanephridien Malphigische Tubuli Nieren
- osmotisches Urin/ Plasmaverhältnis Verhältnis der Osmolarität vom Urin zum Plasma =1 Isoosmotischer Harn <1 hypoosmotischer Harn >1 hypoosmotischer Harn wie viel Wasser mit Urin ausgeschieden wird
- Ausscheidungsprodukte Ammonium -> ammoniotelische Stickstoffentsorgung Harnstoff -> ureotelische Stickstoffentsorgung Harnsäure -> uricotelische Stickstoffentsorgung => Verteilung abhängig vom Lebensraum
- ammoniotelische Stickstoffentsorgung primäre, massearme Wassertiere NH4+ sehr gut wasserlöslich diffusiebel energiearm gifitg
- ureotelische Stickstoffentsorgung massereiche Wassertiere, viele Landtiere, Säuger, guter Zugang zu Wasser Urea gut wasserlöslich diffundiert gut chemisch inert energieaufwendige Synthese
- uricotelische Stickstoffentsorgung Insekten, Reptilien, Vögel Harnsäure gering wasserlöslich Harnsäurekristalle osmotisch nicht wirksam chemisch inert aufwendige Synthese
- weitere Ausscheidungsproduckte Kreatin - aus Muskelstoffwechsel Hippursäure - entsorgt Benzol Pteridin - bei Insekten als Pigment in Panzer eingebaut Trimethylamin - Fischiger Geruch
- NH4+ Bildung Desaminierung von Aminosäuren aus Purinstoffwechsel Glutamin - Gewebeshuttle für Stickstoff
- Harnstoffzyklus hauptsächlich in Leber in Mitochondrium und Cytosol NH3 + HCO3 + Aspartat -> Urea + Fumerat - Verbrauch von 4 Energieequivalenten
- Harnsäurebildung Purin Synthese -> 5ATP Purin Abbau -> 2 ATP insgesamt ein Verbrauch von 7 ATP
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- Energiebilanz auf das Molekül betrachtet -> Harnsäureproduktion aufwändiger auf ein Stickstoffmolekül bezogen -> Ureaproduktion aufwändiger
- weiterführender Harnsäureabbau nicht bei Mammalia Harnsäure -> Allantoin -> Allantoinsäure -> Urea -> Ammoniak
- kontraktile Vakuole Einzeller Paramezium
- Protonephridien Plathelminthen Tiere ohne Coelom ektodermaler Ursprung Ultrafiltration - Sog durch Cilienschlag Resorption von Wasser, Na, K, Glucose, Laktat, Aminosäuren
- Metanephridien Anneliden beginnt in Coelom mesodermaler Ursprung Nephrostom - Tubulus - Blase - Nephridialporus spezialisierte Bereiche
- Arthropoden Niere Dekapoden Ultrafiltration Resoption Sekretion Sacculus - Labyrinth - Nephridialkanal - Blase - Porus
- Malphigi-Gefäße Tracheaten, Cheliceraten endodermaler Ursprung osmotische Filtration aktive Sekretion -> Primärharn Resorption vorallem im Rektum Hyperosmotisch zur Hämolymphe Harnsäure + Kalium -> Kristallbildung
- Wege zur hypersomotischen Ausscheidung bei Insekten Rektalpapille - Wasser Resorption durch verschieden permeable Zellen und Gegenstromprinzip Cryptonephridien Rektale Sekretion
- Niere der Vertebraten Nephron: verlängerter und seperierter Coelomraum (Coelomderivat) Abtransport Resorbierter Stoffe und Waser über Blutysystem - Gegenstrom Prinzip Kontrolle/Einstellung des Blutdrucks an der Bowman-Kapsel - durch Mesangialzellen
- Filteranatomie Endothelporen in Kapillaren => Vor-/Grobfilter Basallamina und Schlitzmembran => Ultrafiltration => beides Porenfilter Urea, Wasser, Glucose, Rohrzucker diffundieren ungehindert Ladungfilter - Membran besitzt negative Eigenladung von 1,5 mV - hält Kationen zurück (etwa 5%)
- Filtrationsmengen HZV Mensch in Ruhe - 6 L/min Renaler Blutfluss (RBF) - 1,2 L/min - 20% des HZV Filtration - 0,125 L/min - 180 L/d -> bei 6L Blut wird das gesamte Blut etwa 30 mal am Tag filtriert
- Nierenfunktionen Ionenhaushalt Osmiotisches Gleichgewicht Blutdruckregulation pH-Regulation Exkretion Hormonproduktion -> Multifunktionsorgan
- treibende Kraft der Filtration Blutdruck
- Druckverhältnisse in Bowman-Kapsel Peff = PKap - PGlum - πKap PKap = Hydrostatischer Druck in der Kapilare (Blutdruck) PGlum = Hydrostatischer Druck in der Bowman-Kapsel πKap = Kolloidosmotischer Druck durch gelöste Teilchen
- Autoregulation der Niere der renale Blutfluss wird in der Niere auf einen konstanten Wert eingestellt, damit die Glomäruläre Filtrationsrate konstant bleibt mehrere Effekte - noch nicht alle geklärt Myogene Reaktion (Bayliss-Effekt) - präglomuläre Mierengefäße führen Konstriktion bei Blutdruckerhöhung durch
- Glomäruläre Filtrationsrate GFR Filtratmenge pro Zeit -> was an Volumen ausgeschieden wird GFR = Peff x Lp x F - Lp hydrostatische Leitfähigkeit des Filters - F = Fläche Bestimmung mit Hilfe von Inulin oder Kreatin - GFR entspricht Clearence von Inulin und Kreatin Vpl = Vu x Cu / Cpl
- Clearence pro Zeiteinheit von Substanz vollständig befreites Plasmavolumen
- Fraktionelle Ausscheidung FE Clearance-Quotient Ausscheidung einer Substanz im Verhältnis zu Inulin <1 -> Resorption >1 -> Sekretion
- Glucose Filtration und Resorption nur bestimmte Menge kann pro Zeit aufgenommen werden bestimmt durch Geschwindigkeit und Sättigung der Glucose-Transporter wenn Transproter gesättigt, wird Glucose ausgeschieden
- Resorption organischer Substanzen: Moleküle elektro-chemischer Na+ Gradient Na-ATPase pumpt Na von Zelle ins Blut Moleküle werden durch Na-X- Symporten in Zelle und X durch Carrier ins Blut Glucose 160g/d
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- Resorption organischer Substanzen: Dipeptide ud Oligopeptide Dipeptide - Na gekoppelte Aufnahme - über H-Symporter - intrazelluläre Peptidasen Oligopeptide - Aufnahme wie Dipeptide - aber extrazelluläre Peptidasen - Aminosäuren 70g/d
- Resorption organsicher Substanzen: Proteine z.B. Albumin rezeptorvermittelte Endozytose und Lysosomaler Verdau Albumin 45g/d
- Ausscheidung organischer Substanzen: organische Anionen von Blut in Zelle aktiver Transport von Zelle in Lumen passiver Transport über OAT1 oder über Austausch mit Succinat oder 2-Oxoglutarat teilweise Bildung von Konjugaten, dann aktiver Transport in Lumen
- Ausscheidung organischer Substanzen: organische Kationen von Blut in Zelle passiv von Zelle in Lumen aktiv über MDR1 oder über polyspezifische H+-Tauscher
- Triebkräfte der Salzresorption primär -> aktiver Transport über Na/K-Pumpe - Na in Blut, K in Zelle -> entstehender Konzentrationsgradiernt, chemische Tribkraft für Na von Lumen in Zelle -> K-Rückdiffusion aus Zelle in Lumen und Blut -> erzeugt negatives Membranpotential -> durch K erzeugtes Membranpotential -> elektrische Triebkraft für Na-Transport von Lumen in Zelle
- Salzresorption NaCl vorallem frühproximal Na-Einstellugn erst am Sammelrohr- an den Hauptzellen - kontrolierter Na-Transport von Lumen in Zelle/Blut mit Aldosteron wird weniger Na ausgeschieden mit ANP und PGE2 wird mehr Na ausgeschieden
- Salzresorption: K proximal: transzellulärer K-Transport in das Blut distal: transzellulärer und parazellulärer Transport mit Aldosteron -> Sekretion - in Hauptzelle/ Verbidungstubulus-Sammelrohr) ohne Aldosteron -> Resorption - in Schaltzellen Typ A
- Wasserresorption vorallem früh proximal durch Gegenstromprinzip mit Blutsystem aufsteigender Teil der Henlen-Schleife ist Wasserundurchlässig und aktive Ionenauschscheidung vorallem in dem Teil osmotischer Gradient wird aufrecht erhalten mit ADH (antidiuretischem Hormon) wird mehr Wasser resorbiert
- Harnstoffverlauf für osmotischen Gradienten wichtig -> Wasserresorption - Harnstoff-Menge schwankt - Konzentration nimmt ständig zu Urin zur Ausscheidung von N - etwa 40% wird nicht resorbiert und ausgeschieden über Rezirkulation und impermeable Bereiche
- pH-Regulation durch die Niere Protonen Sekretion etwa 70g Proteinaufnahme am Tag -> etwa 190mmol H+/d Verbrauch etwa 130 mmol/d -> 60 mmol/d müssen ausgescheiden werden Urin Ansauerung in Schaltzellen TypA und im proximalen Tubulus- HCO3- wird als Puffer im Blut resorbiert bei alkalischem Soffwechsel - HCO3- geht vom Blut ins Lumen - H au H2O geht aus Zelle ins Blut
- Ammonium Sekretion aus Leber über Glutamat-Shuttle über Blut und Lumen in die Zelle Freisetzung von NH4+ (nicht Membrangängig) - über NH4+-Carrier von Zelle ins Lumen (bleibt protoniert) - NH3 ist Membrangängig -> diffundier in Lumen wird deprotoniert und wird Membranundurchgängig
- Dehydrierung GFR sinkt, Urinproduktion sinkt, Na-Resorption sinkt, H2O-Resorption steigt Niere reguliert die Körperflüssigkeiten und das innere Milieu, die Urinproduktion ist nur ein Mittel zum Zweck