Les 13 - osmoregulatie en excretiestelsels

excretie

afvalstoffen uit het lichaam verwijderen

reabsorptie

nuttige stoffen uit voorurine terug in bloed worden opgenomen

filtratie

bloed onderdruk gefiltreerd doorheen poreuze capillaire wandcellen

osmotische druk

drukverschil dat tussen 2 oplossingen van verschillende concentraties ontstaat ten gevolge van osmose

toniciteit

mogelijkheid van een oplossing aan een oplossing aan om volume van een cel te veranderen door osmose:

→ oplossingen zijn hypertoon, hypotoon, isotoon = dat gaat bepalen naar water kan bewegen

osmotische waarde

is de osmotische druk ten opzichte van een zuiver oplosmiddel

osmolariteit

de hoeveelheid opgeloste stoffen in een vloeistof (mol/l); naar waar moet ionen bewegen? → osmolariteit van verschillende vloeistofcomponenten vergelijkingen en redenen wat er mogelijk is: actief- en passief transport & osmose

actief transport

energie nodig

passief transport

zonder energie

osmose

passieve verplaatsing van watermoleculen door een semipermeabel membraan van een gebied met een lage naar een hoge concentratie opgeloste stoffen om concentratieverschillen te verminderen

osmoregulatoren

• dieren die actief water- en zoutbalans in hun lichaam reguleren, ongeacht verandering van externe omgeving

• hebben toegang tot vele habitats

zoetwatervertebraten

hun lichaamsvloeistoffen zijn hypertoon tegenover hun omgeving = meer opgeloste stoffen in hun lichaamsvloeistoffen water wilt lichaam binnendringen (osmose) transport van ionen toelaten

marinevertebraten

zijn hypertoon zijn ten opzichte van omgeving zoutconcentratie lager dan de zee → hierdoor verliezen ze continu water door osmose en nemen ze overtollige zouten op

landvertebraten

hebben hogere waterconcentratie dan lucht = ze kunnen uitdrogen door evaporatie door de longen/huid

bij afbraak van aminozuren of nucleinezuren komen stikstofhoudende afvalstoffen vrij → hoe worden deze verwijderd? NH₃ productie in lever, w verder geproduceerd naar andere componenten

osmoconformers

• dieren die hun interne osmotische concentratie passief aanpassen aan die van hun omgeving, zonder actieve regulatie

diffusie

van hoge naar lage concentraties te bewegen om evenwichten te krijgen (ionen bewegen)

hypertone oplossing

een hogere concentratie opgeloste stoffen, waardoor water de cel uit kan stromen, wat kan leiden tot het inkrimpen van de cel.

hypotone oplossing

een lagere concentratie opgeloste stoffen, waardoor water de cel in kan stromen en de cel kan opzwellen.

isotone oplossing

dezelfde concentratie van opgeloste stoffen als de vloeistof in een cel. Dit betekent dat water niet de cel in of uit zal bewegen.

als je aminozuren en nucleinezuren afbreekt wat komt er dan vrij ?

stikstofhoudende afvalstoffen

hoe worden stikstofhoudende afvalstoffen verwijderd?

NH₃ productie in de lever (deanimatie)

processchema van stikstofhoudende afvalstoffen

aminozuren/nucleinezuren → afbraak (energie & lipiden productie) → ammoniak:

• rechtstreekse excretie = NH₃

• omzetting tot ureum = ammoniak tot ureum → wateroplosbaar en dus ook vrijgesteld door urine

• kost meer energie, behoudt water: omzetting tot urinezuur = NH₃ omzetten in wateronoplosbaar urinezuur

­→ urinezuur kristalliseert, kan worden verwijderd met vogeluitwerpselen

→ kost meer energie, zorgt voor behoud van water

→ dieren met eieren produceren dit omdat als het vaste stof ophoopt, niet schadelijk voor embryo ontwikkeling

urine bij zoogdieren

• kunnen produceren vanuit degradatie van purines (niet aminozuren)

• de meeste bevatten de enzym (uricase) dat urinezuur omzet in meer oplosbare allantoïne (mensen hebben dit enzym niet)

• ophoping urinezuur => afzet van kristallen → jicht in gewrichten

osmoregulatie bij intervertebraten

verwijderen van water gekoppeld aan verwijderen van metabole afvalproducten via excretiesysteem

protisten en sponzen

pulserende vacuoles dienen om water uit het lichaam te pompen

Wat zijn nefridia (excretiestelsel bij intervertebraten) bij gelede wormen?

gespecialiseerde cellen en tubuli die helpen bij de uitscheiding in gelede wormen. Ze openen zowel inwendig als uitwendig in het lichaam

Hoe halen nefridia vloeistof uit de lichaamsholte van gelede wormen?

Ze halen vloeistof uit de lichaamsholte via filtratie in nefrostomen

Wat is de functie van het nefridium bij gelede wormen?

Het nefridium heeft een opening naar de buitenwereld en zorgt ervoor dat coeloomvocht naar binnen wordt gezogen en in contact komt met bloedvaten

Wat gebeurt er met natrium (Na+) in het nefridium?

Natrium (Na+) wordt gereabsorbeerd en afgezet in de bloedbaan om opnieuw te gebruiken

Wat betekent het dat het lichaam van gelede wormen "hypotoon" is?

Het betekent dat het lichaam meer water verliest naar de omgeving doordat het filtraat hypotoon is

crustacea

antennenklieren als excretieorganen → produceren urine via filtratie en absorptie (garnalen)

protonefridia bij platte wormen zijn/hebben?

• blindeindigende vlamcellen

• bevatten zweephaartjes om te filteren voordat ze iets naar kanaaltjes gaat

• via poriën verwijderd

buisje van malphigi (insecten)

• vormen uitbereiding van het spijsverteringskanaal

→ geen filterverschil (drukverschil heeft geen functie)

→ afvalstoffen en K+ ionen afgezet door actief transport (water volgt) = secretie

→ osmotische gradient die water trekt door osmose

→ groot deel K+ gereabsorbeerd in open circulatiesysteem door epitheel van einddarm

→ efficient behoud van water (voordelig omdat ze leven op land)

bouwstenen van nieren bij vertebraten

bestaan uit duizenden identieke eenheden nefronen (nierkronkelnuisje)

wat genereren nefronen

tubulaire vloeistof, door filtratie van bloed onder druk in glomerulus

wat bevat het filtraat van het bloed?

• water, kleine molecules en afvalproducten → meeste moleculen en water worden getransporteerd (passief - actief) nr bloed => reabsorptie

• bijkomende afvalproducten kunnen aan filtraat worden toegevoegd door secretie & verwijderd via urine

filtraat is isotoon tegenover bloed door

isotone urine produceren → door reabsorptie van gelijke hoeveelheden ionen in water

wat als er minder water reabsorptie?

hypotone (verdunde) urine

wat als er meer water reabsorptie? (enkel bij vogels en zoogdieren)

hypertone (geconcentreerde) urine

Wat zijn de aanpassingen van kraakbeenvissen aan leven in zeewater?

• Ze verwijderen geen grote hoeveelheden ionen uit hun lichaam.

• Ze reabsorberen ureum vanuit de nefrontubuli, waardoor het bloed isotoon is met het omringende zeewater.

• Ureumconcentratie in bloed is 100 keer hoger dan bij zoogdieren.

Hoe functioneren zoetwaterbeenvissen?

• Hun nieren ontstaan voor het uitscheiden van verdunde urine.

• Ze moeten ionen actief terugwinnen via de nefronen en kieuwen.

• Ze produceren isotonische urine.

Wat zijn de eigenschappen van mariene beenvissen?

• Lichaamsvloeistoffen zijn hypotoon ten opzichte van zeewater.

• Ze verliezen water door osmose en drinken daarom zeewater.

• Monovalente ionen worden actief getransporteerd; divalente ionen worden uitgescheiden via urine.

Hoe functioneren mariene reptielen?

• Ze drinken zeewater en produceren isotonische urine.

• Zout wordt uitgescheiden via zoutklieren.

Welke unieke eigenschap hebben vogels en zoogdieren?

Ze kunnen hypertonische urine produceren door een lange lus van Henle.

Hoe is de nier opgebouwd?

• 2 nieren ontvangen bloed via de renale arterie.

• Urine wordt afgevoerd via de ureter en opgeslagen in de blaas.

Wat is het verschil tussen corticale en juxtamedullaire nefronen?

• Corticale nefronen: korte lussen van Henle.

• Juxtamedullaire nefronen: lange lussen die helpen bij concentratie van urine.

Hoe is de nier verdeeld?

• Buitenste laag: renale cortex.

• Binnenste laag: renale medulla.

Hoeveel nefronen bevat een nier en wat is hun functie?

• Elke nier bevat 1 miljoen nefronen.

• Elk nefron bestaat uit een lang buisje en geassocieerde bloedvaten.

Wat zijn de drie basisfuncties van de nier?

• Filtratie: Water en opgeloste stoffen worden gefilterd vanuit het bloed in de glomerulus.

• Reabsorptie: Nuttige stoffen worden terug in het lichaam opgenomen.

• Secretie: Overbodige stoffen worden actief in de urine geplaatst.

Wat gebeurt er in het kapsel van Bowman?

• Glomerulus heeft een permeabel membraan.

• Onder druk wordt vloeistof in het kapsel van Bowman geduwd, waar filtratie begint.

Waarom is de glomerulus belangrijk voor filtratie?

Het heeft poreuze wanden die kleine moleculen doorlaten, maar grote cellen en eiwitten niet.

Wat gebeurt er met bloedcellen en plasmaproteïnen die niet worden gefiltreerd?

• Ze verlaten de glomerulus via de efferente arteriole.

• Deze arteriole mondt uit in peritubulaire capillairen die rond de tubuli van de nefronen liggen.

Wat is het pad van het filtraat door het nefron?

• Het filtraat beweegt van het kapsel van Bowman naar het proximale nierkronkelbuisje.

• Vervolgens stroomt het naar de lus van Henle, die overgaat in het distale nierkronkelbuisje in de cortex.

• Het distale nierkronkelbuisje mondt uit in een verzamelbuisje, waar ook andere buisjes in versmelten.

Hoe werkt reabsorptie van water en opgeloste stoffen in het nefron?

• Water: Reabsorptie vindt voornamelijk plaats in het proximale nierkronkelbuisje.

• Glucose en aminozuren: Deze worden gereabsorbeerd door actief transport.

  • Normaal gesproken mag er geen glucose in de urine aanwezig zijn.

  • Indien glucose in de urine aanwezig is, kan dit wijzen op diabetes, en is een test noodzakelijk.

Wat gebeurt er tijdens excretie in de nier?

• Urine: Bevat stikstofhoudende afvalstoffen, een overmaat aan K+, H+, en andere ionen die uit het bloed worden verwijderd.

• Regulatie:

  • Gecontroleerde excretie van H+ reguleert de zuurtegraad (pH) van het bloed.

  • Excretie van water beïnvloedt het bloedvolume en de bloeddruk.

• Belang: Nieren spelen een kritische rol bij het behouden van homeostase.

Hoe vindt transport plaats in het proximale nierkronkelbuisje?

• Reabsorptie:

  • Bijna alle nutriëntmoleculen en 2/3 van het NaCl en water worden gereabsorbeerd.

• Mechanisme:

  • Actief transport: Na⁺ wordt uit de tubulus naar de peritubulaire capillairen verplaatst.

  • Passieve beweging: Cl⁻ volgt door diffusie.

• Functie:

  • Voorkomt overmatige urineproductie door proportionele reabsorptie.

  • Filtraat blijft isotoon met het bloedplasma.

Hoe vindt transport plaats in de lus van Henle?

• Osmotische gradient:

  • De lus creëert een stijgende osmolariteitsgradient van de cortex naar de medulla.

• Stijgende tak:

  • Impermeabel voor water.

  • Actief transport van Na⁺ (gevolgd door Cl⁻) in het dikke deel creëert de osmotische gradient.

• Dalende tak:

  • Laat reabsorptie van water toe door osmose.

• Mechanisme:

  • De lus vormt een "countercurrent multiplier system" dat de urineconcentratie verhoogt door Na⁺ en water in tegenstroom te manipuleren.

• Effect van luslengte:

  • Hoe langer de lus, hoe groter de zoutgradient in de medulla.

  • Volledige term: Hoe langer de lus, hoe effectiever de waterreabsorptie.

Hoe werkt transport in het distale nierkronkelbuisje en de verzamelbuis?

• Filtraat: Is hypotoon wanneer het de distale nierkronkelbuis en verzamelbuis bereikt.

• Reabsorptie:

  • Hypertone interstitiële vloeistof in de renale medulla trekt water uit de verzamelbuis naar omliggende bloedvaten.

• Rol van ADH:

  • Verhoogt de doorlaatbaarheid van de verzamelbuis voor water, wat leidt tot meer waterreabsorptie en geconcentreerde urine.

  • Verhoogt ook de doorlaatbaarheid van de verzamelbuis voor ureum, wat bijdraagt aan de hypertone medulla

Wat is de functie van de vasa recta?

Tegenstroomuitwisseling:

• Vasa recta behoudt de osmotische gradient in de medulla

• Dit gebeurt via omgekeerde absorptieprocessen in de bloedvatlussen

Hoe beïnvloeden de takken van de lus van Henle elkaar?

• Stijgende tak:

  • Hoe meer zout er actief uit de stijgende tak wordt verwijderd, hoe hoger de osmolariteit van het omringende interstitium.

• Dalende tak:

  • Een hogere osmolariteit in het interstitium zorgt voor meer osmotische waterreabsorptie uit de dalende tak.

• Bij lage wateropname: Dit proces versterkt de concentratie van het filtraat en ondersteunt de waterhuishouding.

Wat regelt de elektrolytenbalans in het lichaam?

De elektrolytenbalans regelt de balans van K⁺, H⁺ en HCO₃⁻ via reabsorptie en secretie.

Hoe wordt de elektrolytenbalans van K⁺ geregeld?

De concentratie van kalium (K⁺) wordt gereguleerd door reabsorptie in de nieren en secretie naar de urine

Wat is de rol van H⁺ in de elektrolytenbalans?

Waterstofionen (H⁺) beïnvloeden de pH van het bloed en moeten nauwkeurig worden gereguleerd voor een stabiele zuurgraad

Wat is de functie van HCO₃⁻ in de elektrolytenbalans?

Bicarbonaat (HCO₃⁻) fungeert als buffer in het bloed en helpt de pH te stabiliseren.

Wat wordt er bedoeld met constante bloedwaarden in het lichaam?

Constante bloedwaarden betekenen dat het lichaam het bloedvolume, de bloeddruk, de osmolariteit, de ionenconcentraties en de pH in het bloed op peil houdt

Hoe houdt het lichaam het bloedvolume constant?

Het lichaam regelt het bloedvolume door de nieren, die water en zout reguleren

Wat beïnvloedt de bloeddruk in het lichaam?

De bloeddruk wordt beïnvloed door het bloedvolume, de bloedvaten (weerstand) en de hartfunctie

Hoe wordt de osmolariteit van het bloed gehandhaafd?

De osmolariteit wordt gereguleerd door de concentraties van opgeloste stoffen (zoals natrium, kalium, glucose) in het bloed, die worden gecontroleerd door de nieren

Welke rol spelen hormonen in de balanssystemen van het lichaam?

Hormonen beïnvloeden alle balanssystemen, zoals de elektrolytenbalans, bloedvolume, bloeddruk en pH-regulatie

Hoe helpt hormonale regulatie bij het handhaven van de homeostase?

Hormonen zoals aldosteron en antidiuretisch hormoon (ADH) spelen een cruciale rol bij het reguleren van de elektrolytenbalans, bloeddruk en vochtbalans

Waar wordt antidiuretisch hormoon (ADH) geproduceerd?

ADH wordt geproduceerd in de hypothalamus.

Waar wordt ADH vrijgezet?

ADH wordt vrijgezet in het bloed door de posterieure hypofyse

Wat stimuleert de vrijzetting van ADH?

De vrijzetting van ADH wordt gestimuleerd door een stijgende osmolariteit van het bloed.

Wat is diabetes insipidus?

Diabetes insipidus is een aandoening waarbij geen ADH wordt geproduceerd door beschadiging van de hypofyse

Wat zijn de gevolgen van diabetes insipidus?

Gevolgen zijn constante excretie van verdunde urine, ernstige dehydratatie en lage bloeddruk.

Hoe beïnvloedt ADH de distale tubulus en verzamelbuis in de nieren?

ADH verhoogt de permeabiliteit van de distale tubulus en verzamelbuis voor water door aquaporine-kanalen in te voegen

Wat is het effect van ADH op de urine?

ADH verhoogt de reabsorptie van water, wat helpt bij het concentreren van urine

aldosterone

gesecreteerd door adrenale cortex

Wat stimuleert de vrijgave van aldosteron?

De vrijgave van aldosteron wordt gestimuleerd door een laag Na+ in het bloed

Waar werkt aldosteron in de nieren?

Aldosteron werkt in op de distale tubulus en de verzamelbuis

Wat is het effect van aldosteron op Na+?

Aldosteron verhoogt de reabsorptie van Na+ in de nieren

Wat volgt er na de reabsorptie van Na+ onder invloed van aldosteron?

De reabsorptie van Cl- en water volgt, wat leidt tot NaCl- en waterretentie

Wat activeert het renine-angiotensine-aldosteronsysteem?

Het renine-angiotensine-aldosteronsysteem wordt geactiveerd door een lage Na+ in het bloed, wat leidt tot een verminderd bloedvolume en bloeddruk

Wat doet het juxtaglomerulaire apparaat in de nieren?

Het juxtaglomerulaire apparaat activeert en scheidt renine af

Hoe wordt angiotensine I omgezet in angiotensine II?

Renine zet angiotensinogeen om in angiotensine I, dat vervolgens wordt omgezet in angiotensine II

Wat zijn de effecten van angiotensine II?

Angiotensine II veroorzaakt vasoconstrictie en stimuleert de afgifte van aldosteron

Wat doet aldosteron in het distale nierkronkelbuisje?

Aldosteron verhoogt de reabsorptie van NaCl en water en bevordert de uitscheiding van K+ in het distale nierkronkelbuisje

Wat wordt er beïnvloed door het renine-angiotensine-aldosteronsysteem?

Het systeem zorgt ervoor dat het bloedvolume en de K+ concentraties in balans blijven

Wat is de werking van atriaal natriuretisch hormoon (ANH) ten opzichte van aldosteron?

ANH werkt tegen de actie van aldosteron

Waar wordt atriaal natriuretisch hormoon (ANH) geproduceerd?

ANH wordt geproduceerd door spiercellen in het rechter atrium van het hart

Wanneer wordt ANH gesecreteerd?

ANH wordt gesecreteerd in reactie op een verhoogd bloedvolume, wat leidt tot rekken van het atrium

Wat doet ANH in de nieren?

ANH verhoogt de excretie van NaCl en water in de urine.

Wat is het effect van ANH op het bloedvolume?

ANH vermindert het bloedvolume door meer NaCl en water uit te scheiden.