Voda a organismy

Matroš:

• vodní režim rostliny

• lidská ledvina

• kůra ledviny s Bowmannovými váčky a kanálky

• nefridie žížaly

• plaménkové buňky

1. Voda a její funkce v organismu

• tvoří většinu hmoty živých soustav (60-95%)

• vytváří vhodné prostředí pro všechny biochemické reakce

• dobré rozpouštědlo látek v organismu

• podílí se na udržení stálého pH a osmotického tlaku

• ovlivňuje termoregulaci

2. Osmotické jevy v buňce

• osmotické jevy - způsobeny osmózou = pronikání molekul rozpouštědla (vody) přes plazmatickou membránu

1. buňka v hypertonickém prostředí - prostředí s vyšší v rozpuštěných látek → buňka ztrácí vodu → zmenšuje objem

• rostlinná buňka: buněčná stěna pevná → zmenší se jen buněčný obsah →

plazmolýza

buněčná stěna

plazmatická membrána

vakuola

jádro

• živočišná buňka: celá se smršťuje → plazmorýza

2. buňka v hypotonickém prostředí - prostředí s nižší c rozpuštěných látek → buňka nasává vodu → zvětšuje objem

• rostlinná buňka: díky buněčné stěně nepraskne → zvětšuje se vakuola (voda projde

plazmatickou membránou a tonoplastem) → cytoplazma tlačí na buněčnou stěnu =

turgor (způsobuje pevnost rostliny)

• živočišná buňka: praská a nastává plazmoptýza (vylití buněčného obsahu), u

červených krvinek plazmoptýza = hemolýza

3. buňka v izotonickém prostředí - stejná c látek vně i uvnitř, nedochází ke ztrátám ani k nasávání vody

3. Vylučování a osmoregulace

• vyloučení zplodin metabolismu dusíku

• udržuje stálý osmotický tlak

1. vodní živočichové: dusík do vody poměrně dobře → amonné soli → ty do vody bez dalších přeměn

2. suchozemští živočichové

• dusík nejprve také do amonné soli, ale musí najít schopnost odstranit tyto soli a neztratit vodu

→ různě:

• tvorba močoviny (v játrech!!!)

• rozpustná ve vodě, ale nejedovatá

• odstranění VS

• savci: tekutá moč

• pozn: mají žraloci, někteří obojživelníci a korýši

• tvorba kyseliny močové

• plazi, ptáci

• amniota (vajíčka na souši)

• tvorba: málo rozpustná ve vodě, v embryonálním vývoji se ukládá do vajíčka (alantois) a zůstává to do dospělosti → vyloučení v podobě kašovité moči

• pozn.: hmyz, suchozemští plazi

Osmoregulace

• regulace osmotického tlaku (udržení stále c solí v tělních tekutinách)

1) vodní živočichové

• izotonické, hypotonické i hypertonické prostředí

• mořští bezobratlí:

• houby, hlavonožci, mnohoštětinatci

• celý vývoj probíhá v moři

• izotonické = neřeší osmoregulaci

• vodní obratlovci:

• kruhoústí, paryby, nejvíce ryby

1. sladkovodní

• tělo cca 0,9 % (jako praoceán) → to je daleko více než má sladká voda

• prostředí hypotonické (nižší c než v plazmě)→ voda pasivně do těla

• v ledvinách se tvoří hodně zředěná moč

• žábrami aktivně vychytávají sůl

• amonné soli se vylučují žábrami (ledviny jako osmoregulační orgán!!!)

2. mořské ryby

• v hypertonickém prostředí

• tělo cca 0,9 % (vývoj přes sladčí vody), ale oceán asi 3 %

• difúzí ztráta vody z těla

• soli proudí do těla

• obrana: neustále pijí mořskou vodu

• amonné soli jdou aktivně žábrami ven

• Moč: malinký objem, malá koncentrace

• paryby:

• také hypertonické

• ale obrana: močovinou koncentrují původní koncentraci těla (zadržení) → téměř izotonické prostředí

4. Vodní režim suchozemských rostlin

• voda 65 % hmotnosti těla

• rozpouštědlo, transport látek, metabolické procesy (fotosyntéza, dýchání), termoregulace (nepřehřívání listů → lepší fotosyntéza), umožňuje šíření plodů

• příjem + vedení + výdej vody

Příjem vody

• nižší rostliny a ponořené vodní rostliny přijímají vodu celým povrchem těla

• vyšší rostliny - kořenovým systémem (co největší plocha díky kořenovému vlášení → příjem osmózou), suchozemské v hypotonickém prostředí

• voda jde z povrchu do středu → do cévních svazků → tím udržuje větší koncentraci iontů v kořeni

• 2.možnost:

• apoplastická cesta

• jde mimobuněčnými prostory až ke xylemu - 98 % vody

• bez spotřeby energie

• symplastická cesta

• z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmu za spotřeby E, malou rychlostí

- posouváním vody v kořenové časti vzniká kořenový vztlak

- příjem vody je ovlivněn:

• teplotou

• ideál: 20-25 °C

• ↓ t → snížení příjmu až se úplně zastaví

• koncentrací půdního roztoku - čím vyšší c venku, tím hůře

• intenzitou transpirace - čím více rostliny vydávají, tím více přijímají

• obsahem kyslíku v půdě

• čím intenzivněji rostliny dýchají, tím více vody přijímají

• důležité i pro dýchání kořenového systému

• vlhkostí půdy

• ideál 60-70 %

• tvoří hodnotu tzv. vodního potenciálu (↑ vodní potenciál → ↑ příjem vody)

• vlhkostí vzduchu

Vedení vody

• do všech částí rostliny → ke spotřebě

• 2. význam vedení → umožnění čerpat další vodu kořenem

• vedení xylemem = dřevní částí → transpirační proud

• založeno na:

• kohezi = soudržnosti molekul vody

• adhezi = přilnavosti vody ke stěnám cév

• kapilaritě = vzlínání vody v úzkých trubicích

• kořenovém vztlaku = tlak vytlačující vodu z kořene do nadzemní části rostliny

- vytlačování vody do xylemu z kořene (ATP)

• transpirací = výpar vody průduchy v plynné podobě → voda se vypařuje →

umožnění dalšího přístupu vody

- rychlost vodního sloupce = 1-30m/h (u tropických stromů100m/h)

- 98 % přijaté vody rostlina vytranspiruje, 2 % spotřebovává

Výdej vody

• umožňuje příjem další vody

1. transpirace

• základní mechanismus

• pasivní děj - výpar vody

• stomatární transpirace = průduchová - probíhá průduchy na spodní straně listu,

ovladatelná otevíráním a zavíráním

• kutikulární transpirace = pokožková

- do 10 % vody

- rostlina může transpirovat jen tehdy, je-li množství vody v atmosféře nižší (nižší

vodní potenciál než v buňce)

- ráno není možné → vlhký vzduch

- „poslední pauza“ → uzavřené průduchy, zpomalení fotosyntézy → nechce mít

velké ztráty

2. gutace

• aktivní vytlačení kapek vody, když neběží transpirace (↑ množství vody v atmosféře)

• kapičky na listech - pozorovatelné ráno

• v tropech daleko intenzivnější

- výdej vody je ovlivněn:

• obsahem vody v rostlině

• stavem listů (průduchů)

• teplotou vzduchu: ↑ t → ↑ transpirace, po dosažení určité teploty se průduchy uzavřou

• vlhkostí vzduchu: ↑vlhkost → ↓ transpirace

• světlem: vyšší transpirace, průduchy se otevírají

Vodní bilance = poměr vydané a přijaté vody

• ideální stav = rovnováha

• deficit vody - větší výdej než příjem

- rostlina to řeší tak. Že postupně uzavírá průduchy → ty vadné

• nižší rostliny (mechy…) úplně vyschnou → anabióza = stav strnulosti → déšť → ok

5. Vylučovací soustava - fylogeneze

• odstranění metabolismu dusíku

• řeší osmoregulaci

• prvoci

• vylučovací vakuola

• u nálevníků (například trepka) - pulsující vakuola

• mnohobuněční

• čím jsou dokonalejší, tím je lepší VS

• dána prostředím

1. protonefridie

• bilaterální živočichové

• ploštěnci (schizocoel), hlísti (pseudocoel)

• základem jsou plaménkové buňky s brvami → z tělní dutiny nahánějí zplodiny do kanálku → ven

plamének tvořený vlnícími se bičíky

2. solenocyty

• kopitnatci

• obdoba protonefridií

• mají párové ledvinné kanály při horním okraji žaberních štěrbin → filtrují krev → vychytávání nečistot

3. metanefridie

• už mnohobuněčný útvar

• obsahují: nefrostom (obrvená nálevka) + vývodní kanálek

• kroužkovci: nejtypičtější podoba nefridií, každý článek 1 pár nefridií + kanálek → ten ústí v následujícím článku, vyústění na ventrální straně

4. různě modifikované metanefridie

• evolučně na úrovni metanefridií

• stejná stavba (nálevka, kanálek)

• max. 2 páry nefridií

• Bojanova ledvina

• 2 metanefridie, mlži

• antenální žlázy - vyúsťují na tykadlech (na těch velkých = anténách), korýši

• koxální žlázy - u klepítkatců (klíště), vyústění na kyčli

• maxiární ledviny (?) - na ústním ústrojí, někteří korýši, klepítkatci

5. Malpigické trubice

• hmyz, většina vzdušnicovců - stonožky, mnohonožky, i někteří klepítkatci, pavoukovci

• vylučovací ústrojí napojené přímo na trávící soustavu

• do nich jde voda → čas na vstřebávání vody zpět

• někteří suchozemští bezobratlí: část zplodin vyloučí a část si uloží (př.: tukové těleso u hmyzu, pavouci: vrstva pod kutikulou → ušetření vody, jinak nanic)

6. ledvina = nefros

• obratlovci

• různě dokonalé, vyvíjí se z mezodermu

• základem nefridie → vývoj v párový orgán

• paryby, ryby - protáhlé, párové

• až savci - párové, nefrony (= základní funkční a stavební jednotka ledvin) uvnitř ledvin

• jde to od nefrídií (nálevka, kanálek) - z oddílu nálevky vznikají Bowmannovy váčky → menší se poměr nálevky (B. váčku) a kanálku

Evoluce VS u obratlovců

1. protonefros = předledviny

• někteří kruhoústí

• některé kostnaté ryby

• larvy obojživelníků

• protáhlé, seřazení nefridií za sebou s vývodným kanálkem

• Wolfova chodba - samci, primární močovod, do něj po cestě ústí vývody pohlavních orgánů

• Műllerova chodba - samice, močopohlavní vývod

2. opistonefros = prvoledviny

• u obojživelníků, některé ryby

• jsou také protáhlé

• mizí segmentace = článkování

• začínají se tvořit Bowmannovy váčky

3. metanefros = pravá ledvina

• typické pro amniota

pozn.: a) anamnia = bezblanní - vajíčko ve vodě, bez plodových obalů (kruhoústí,

paryby, ryby, obojživelníci)

b) amniota = blanatí - vývoj mimo vodu, plazi, savci (v těle matky), tvorba

plodových obalů (amnion, seróza je u plazů = chorion dál, alantois)

• mají svůj vývod (močovod)

• typický tvar (neprotáhlý)

• spojení s pohlavní soustavou pouze u samců

Vylučovací soustava člověka

• TS - vylučování nestrávených zbytků

• DS - vylučování oxidu uhličitého

• kůže - vylučování potu a mazu

• VS - zplodiny z metabolismu dusíku (močovina v játrech → do ledvin)

Stavba: ledviny = renes → močovody = ureter → močový měchýř = vesica urinaria → močová trubice = urethra

• moč = urina, močení = mikce

Ledviny = renes

• uloženy v břišní dutině na bederní straně podél páteře, jedna je výš

• velikost: 12 cm výška, 6 cm šířka, 4 cm tloušťka

• hnědočervená barva, fazolkovitý tvar

• jsou uloženy ve vazivovém pouzdře (v něm je ledvina volně)

• obaleny tukovým polštářem

• ledvinná branka - zúžení, vstup (okysličená krev - zplodiny i pro výživu) a výstup (odkysličená krev bez zplodin, do dolní duté žíly) cév a nervů, vystupuje močovod (definitivní moč do močového měchýře)

• vnitřní stavba:

• kůra ledviny (cortex) - světlejší, zrnitá

• dřeň - tmavší vrstva

• střed ledviny je dutý → u „východu“ ledvinová pánvička → po kapkách kapání

z ledvinových kalichů (vychází ze dřeně)

• nefron = základní funkční jednotka (vícebuněčný systém) - je hlavní součástí

kůry, v 1 ledvině může být až milión nefronů

→ skládá se z Bowmannova váčku, ve kterém je klubíčko krevních cév →

z váčku začínají úzké vinuté kanálky I. řádu (uložené v kůře), pak vnikají do

dřeně a otáčejí se zpět (Henleova klička) do kůry, v které tvoří vinuté kanálky II.

řádu, jejich pokračováním jsou kanálky sběrací, vyúsťující na ledvinových

papilách → ledvinový kalich → ledvinová pánvička → močovod

Tvorba moči

1) filtrace krve v Bowmannově váčku

• vstup: přívodová tepénka s krví k očištění (větev ledvinové tepny) → větvení na klubíčko vlásečnic (glomerulus) → veliká plocha pro filtrace → z vlásečnic se (pomocí tlaku) filtrují tekuté složky krve (ultrafiltrát) → z glomerulu vede odvodová tepénka (krev je zahuštěná) → vede v okolí kanálků → z nich se do ní vstřebávají potřebné látky

• to, co se přefiltruje odchází kanálkem I. řádu → té tekutině se říká primární moč (denně až 150 l) → voda, močovina, cukry (glukóza), rozpustné látky (ionty, barviva, jedy, líhy)

2) zpětná resorpce = vstřebávání

• na úrovní Henleovy kličky, která je opletená vlásečnicemi

• většin látek se vstřebává pasivně (difúze, osmotické děje) → v dřeni je udržována stálá vysoká hladina solí (hypertonické prostředí) → tím je zajištěna pasivita → koncentrační spád (zpět se vstřebává voda a v ní rozpuštěné látky - cukry, malé organické sloučeniny), ionty K+, Na +, Mg ²+ se dostávají aktivně (NaK pumpa, potřeba E) → do kanálku II. řádu se dostane definitivní moč (cca 1,5 l/den) - je světle žlutá, bez zápachu (voda - 95 %, močovina - 3 % + cizorodé látky), nesmí obsahovat cukry, krev, aceton (vstřebává se zpět), barviva, bílkoviny (ty se nedostávají ani do primární moči) → sběrné kanálky → ledvinová papila → ledvinová pánvička → močovod

Řízení činnosti

• pracuje se nepřetržitě 24 hodin denně

• řídí se množství vody v moči (v závislosti na množství přijaté vody)

• hospodaření se solí (K+, Na+…)

• prostřednictvím hormonů a nervové soustavy

• centrum v hypotalamu (součást mezimozku) → sem vedou čidla o množství látek v krvi

• voda

• v případě většího množství → více moči, menší koncentrace

• při nedostatku → moč je hodně koncentrovaná

• hypotalamus → hypofýza (má 3 laloky) → zadní →začne vylučovat antidiuretický hormon = vasopresin → v ledvinových kanálech zabraňuje velké resorpci vody

• soli

• hormon aldosteron z nadledvin → díky němu více či méně solí

Močovody = ureter

• párové (tloušťka jako husí brk)

• z ledvinové pánvičky do močového měchýře → po kapičkách → díky hladké svalovině (peristaltické pohyby)

Močový měchýř = vesica urinaria

• za stydkou sponou, tvar je různý

• 500-700 ml

• na povrchu přechodný epitel (pokud je močový měchýř prázdný → splasklý, tak vypadá jako dvouvrstevný → postupem se naplňuje)

• hladká svalovina

• fce: shromažďování moči (200 ml → nucení na močení, 1. varování)

Močová trubice = urethra

• ženy: 4 cm

• muži spojena s pohlavní soustavou - 20 cm

• je to párový trubicovitý orgán

• moč odchází z těla ven a její odchod regulují dva svěrače, vnitřní svěrač není ovládán vůlí, zevní svěrač ano

• člověk za den vymočí asi 2-3 litry (= diuréza)

hepatic veins - jaterní žíla

oesophagus - jícen

coeliac artery - břišní tepna

psoas - bederní sval

kidney - ledvina

spleen - slezina

rectum - konečník

bladder - močový měchýř

---