Izojonia, izowolemia

Woda – pierwotne środowisko życia

Izotoniczność – „komórka nie podlega zmianom objętości” – bezwględnie wymagana do przetrwania

Osmolarność – liczba rozpuszczonych cząsteczek

Organizmy: izoosmotycznehipoosmotyczne hiperosmotyczne

Ryby chrzęstnoszkieletowe (morskie)

Izoosmotyczne (choć stężenie soli jest 2~3 razy niższe niż w morzu) Mocznik: ~ 0.5 M (100 razy wyższe stężenie niż ssaki!)

Wytwarzają metyloaminy (TMAO, betainę, sarkozynę) chroniące białka przed denaturacją

Ryby kostnoszkieletowe (morskie)

Hipoosmotyczne – piją wodę (ale muszą wydalać jony, gł. Na+ i Cl- – skrzela: „komórki chlorkowe”, energochłonne)

Ryby kostnoszkieletowe (słodkowodne)

Hiperosmotyczne – duże ilości moczu (jony są wchłaniane czynnie w skrzelach)

Płazy

Hiperosmotyczne – duże ilości moczu (jony są wchłaniane czynnie przez skórę)

Żaba morska - mocznik

Ląd – problemy z utratą wody

Płazy - mogą gromadzić rozcieńczony mocz (do 30% masy ciała – Chirdeptes)

Gady, ssaki, ptaki – szczelne pokrywy ciała, raczej brak problemów z nadmiarem wody.

Wydalanie wody, nadmiaru jonów (przyjętych z pokarmem), produktów przemiany materii, toksyn, utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej, itd. – NERKA

Nerka

Miąższ nerki (kora nerki)

Piramida nerkowa (rdzeń)

Kanał zbiorczy

Miedniczka nerkowa

Moczowód

Nefron – jednostka czynnościowa, 1.2 mln

Kłębuszek nerkowy

Tętniczka doprowadzającąca

Podocyty

Tętniczka odprowadzająca

Filtracja kłębuszkowa

RPF – przepływ osocza przez nerki

GFR – objętość filtrowana przez kłębuszki (1/5 RPF)

GFR ~180 L/dobę

Mocz ~1.5 L/dobę

Filtracja kłębuszkowa

- poniżej ~15 000 Da,

- aniony (białka): 1.8 – 4.4 nm – filtracja częściowa

Resorpcja kanalikowa:1. glukoza, mleczany2. aminokwasy, peptydy i białka3. jony: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3

-

4. Woda5. Witaminy, mocznik

Resorpcja glukozy

SGLT1-14

GLUT2

ATP

ADP

Maltoza - maltaza glukoza

SGLT 1

Resorpcja białek, peptydów i aminokwasów

Aminokwasy – kotransport z Na+

oligopeptydy: peptydazy zaewnątrzkomórkowe – aminokwasy (Na+) idipeptydy (H+)

białka - egzocytoza

Kotransport:- glukoza- aa’s- Cl-, K+

- HCO3

- - CO2

Resorpcja Na+ - gł. w kanaliku krętym bliższym

Kanalik nabłonek krew

Na+K+

Na+

ATP

(gradient el-chem)

Resorpcja H2O

60-70% resorpcji

Akwaporyny

homotetramer ~ 28 kDa (monomer)

„blokada” dla protonów (H3O-)

<8 Å

AQP1 – kanalik zstępujący

AQP2 – w kanaliku zbiorczym – wazopresyna hamuje wydzielanie moczu (alkohol i kofeina hamują wydzielanie wazopresyny)

Mocznik - ssaki, płazy, chrzęstnoszkieletowe

Gady, ptaki – kwas moczowy

Równowaga kwasowo-zasadowa

Usuwanie powstających w organizmie niewielkich ilości kwasów innych niż kwas węglowy (H3PO4, H2SO4), oraz bieżące

wyrównywanie pH związanego z nieprawidłowym natężeniem wentylacji płuc.

a) kwasica (ośrodek oddechowy pracuje nieznacznie zbyt słabo) nerki wyrównują pH:

- zwiększając wchłanianie HCO3¯ („Resorpcja

wodorowęglanów” – wchłanianie CO2 i H2O)

- wydzielając jony H+ i NH4+

- zatrzymują inne jony zasadowe Mg2+, Ca2+

- zwiększają wydalanie innych anionów: np. HPO42¯,

SO42-, Cl¯

b) alkaloza (ośrodek oddechowy pracuje zbyt intensywnie)

nerki wyrównują pH:wydalenie jonów zasadowych ( Na+, K+, Ca2+ i Mg)

Resorpcja HCO3-

Kanalik nabłonek krew

K+

Na+

ATP

Na+

H+

Na+

H+

ACa

HCO3+

CO2

H2O

H2O

ACaHCO3

-

Na+

HCO3-

Na+

Resorpcja Ca2+

Kotransport z Na+ - gł. W końcowym odcinku kanalika dalszego

Parathormon i kalcyferol (1,25-dihydroksykalcyferol – D3)

Całkowity wapń w surowicy ~2 mM (wolny ~1.6 mM)

Parathormon, kalcyferol i kalcytonina

Tarczyca (komórki C) i przytarczyce – receptor Ca2+

(sprzężony z białkami G)

Parathormon (84 aa’s) - przytarczyce

Niskie Ca2+ stężenie

wysokie Ca2+

stężenietarczyca

kacytonin

a PTHPTHprzytarczyce

Ca2+ dostarczane

do krwi

Ca2+ dostarczane do

kości

Wzmaga:- resorpcję w nerkach- aktywuje

osteoklasty - zwiększa wchłanianie w jelicie (pośrednio)

receptor sprzężony z białkami G

(CA; PLC)

stimulacja CA powoduje aktywację Na/K/Cl- kotransportera

Kalcytonina – 32 aa’s

Komórki C tarczycy

Obniża st. Ca2+ - gł. zwiększając wbudowywanie wapnia do kości i hamując wydzielanie PTH

kalcyferol

kalcitriol = „witamina D”

1,25-(OH)cholekacyferol

1,25 dihydrokalcyferol

- gł. pobudza wchłanianie Ca2+ w jelicie

- pobudza ekspresję genów (ATPazy Ca2+, CBP, alkalicznej fosfatazy itd.)

- obniża wydzielanie PTH (ekspresję)

Wazopresyna wzmaga resorpcję wody w kanaliku zbiorczym (AQP2)

Aldosteron wzmaga resorpcję Na+

w kanaliku wstępującym

Angiotensyna II obniża przesącz kłębuszkowy

renina – angiotensyna

angiotensyna IIrenina

Zmniejszona objętość osocza

aldosteron

(baroreceptory)

Resorpcja Na+

(jako i wody)Wzrost ekspresji

Na+/K+ ATPazy

angiotensyna I (10 aa’s)

renina (proteaza asparaginowa ~ 37 kDa)

Angiotensynogen ~450 aa’s

angiotensyna II (8 aa’s)enzym konwertujący

(karboksypeptydaza)Receptory: wzrost Ca2+

Wazopresyna (ADH)

Osmoreceptory

podzgórza

ADHprzysadka

Przysadka

receptory angiotensyny