جزوه فصل 5 زیست شناسی دهم..... ادامه مطلب
هم ایستایی ( همئوستازی ): فرایندی که در آن وضعیت درونی بدن در محدوده ای ثابت حفظ می شود همئوستازی گویند. برای همئوستازی می توان تعریفی دیگر نیز ارائه داد: حفظ تعادل و پایداری بدن در حالت طبیعی را هم ایستایی گویند. در همئوستازی ساز و کارهای مختلفی در حفظ ثبات درونی بدن نقش دارند. این سازو کارها برای تداوم حیات جاندار بسیار حیاتی است و باعث می شود مواد ضروری مانند اکسیژن، گلوکز ، آب و مواد مغذی بدن تامین شود و مواد زائد تولید شده مانند: دی اکسید کربن، مواد زائد نیتروژن دار از بدن خارج شود. مثلا هنگام ورزش کردن در هوای گرم مقداری زیادی از آب بدن به صورت عرق از بدن خارج می شود و در این حالت برای حفظ آب بدن مقدار ادرار بدن کاهش می یابد. بسیاری از بیماریها بر اثر به هم خوردن همئوستازی بدن ایجاد می شود زیرا در این حالت برخی مواد بیش از حد لازم یا کمتر از حد لازم به سلولها می رسند.
دستگاههای مختلفی در همئوستازی نقش دارند از جمله: دستگاه گوارش، دستگاه تنفسی، کلیه ها. نقش کلیه ها در همئوستازی عبارتند از: حفظ تعادل آب، حفظ تعادل اسید – باز در بدن ، حفظ تعادل یونها، دفع موادسمی و مواد زائد نیتروژندار.
کلیه ها: در انسان کلیه ها دو عدد هستند و در طرفین ستون مهره ها و در سمت پشت شکم قرار دارند. عوامل زیر از کلیه ها حفاظت می کنند: 1- دنده های بخش پائینی قفسه سینه در حفاظت از بخشی از کلیه ها نقش دارند. 2- کپسول کلیه که پرده ای است از جنس بافت پیوندی که در اطراف هر کلیه وجود دارد. 3- چربی اطراف هر کلیه که نقش ضربه گیری برای کلیه دارد و این چربیها در تثبیت موقعیت کلیه در جایگاه خاص خود نقش مهمی دارند.
چربیهای اطراف هر کلیه دو نقش مهم به عهده دارند: 1- باعث حفاظت از کلیه در برابر ضربه می شود 2- باعث حفظ موقعیت کلیه می شود
برنامه کاهش شدید و سریع وزن می تواند باعث تحلیل بیش از حد چربیهای اطراف کلیه ها شود و در نتیجه باعث افتادگی کلیه می شود این عمل می تواند منجر به تا خوردن میزنای شده و در نتیجه تخلیه ادرار به صورت مناسب انجام نگیرد و باعث نارسایی کلیه شود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که جایگاه یک اندام می تواند در همئوستازی نقش داشته باشد.
ساختار درونی کلیه: اگر به صورت طولی کلیه را برش دهیم سه بخش در آن دیده می شود که به ترتیب از بیرون به درون عبارتند از: بخش قشری، بخش مرکزی، لگنچه. در بخش مرکزی کلیه ساختارهایی شبیه هرم وجود دارد که به آنها هرمهای کلیه گویند. قاعده این هرمها به سمت لگنچه می باشد. هر هرم کلیه و بخش قشری مربوط به آن را یک لوب کلیه گویند.
ادراری که توسط نفرونها ساخته می شود از طریق مجرای جمع کننده به لگنچه می ریزد و از آنجا از طریق میزنای به سوی مثانه هدایت می شود. لگنچه حالت قیف مانند دارد.
در شکل زیر بخشهای یک کلیه را می بینیدبه محلهای ورود سرخرگ و محل خروج سیاهرگ دقت نمایید. همچنین به بخشهای قشری، مرکزی و لگنچه توجه نمایید. به نحوه قرارگرفتن هرمهای کلیه و لگنچه توجه نمایید.
نفرونها: نفرونها واحدهای سازنده ادرار در کلیه هستند. هر کلیه از حدود یک میلیون نفرون ساخته شده است. نفرونها به صورت لوله مانند بوده و از بخشهای زیر ساخته شده است:
1- کپسول بومن که در ابتدای نفرون قرار دارد. 2- لوله پیچ خورده نزدیک 3- لوله U شکل هنله 4- لوله پیچ خورده دور که این بخش از نفرون به لوله جمع کننده ادرار ختم می شود.
در شکل زیر قسمتهای مختلف یک نفرون را مشاهده می کنید
گردش خون در کلیه: در کلیه خون تصفیه شده و مواد زائد موجود در آن وارد نفرونها شده و ادرار را تشکیل می دهد. بنابراین ارتباط تنگاتنگی بین نفرونها و سیستم گردش خون وجود دارد. با توجه به اینکه در سیستم گردش خون مویرگها در تبادل مواد نقش دارند در کلیه ها نیز مویرگها در تشکیل ادرار نقش مهمی به عهده دارند.
به هر کلیه یک سرخرگ وارد می شود. انشعابات این سرخرگ از فواصل بین هرمهای کلیه عبور کرده و در بخش قشری به سرخرگهای کوچکتری تقسیم می شود. آخرین انشعابات این سرخرگها، سرخرگ آوران نام دارد. سرخرگ آوران به شبکه مویرگی گلومرول ختم می شود. گلومرول شبکه مویرگی است که در داخل کپسول بومن قراردارد. بعد از گلومرول سرخرگ وابران قراردارد که خون را از گلومرول خارج می نماید. سرخرگ وابران به شبکه مویرگی دور لوله ای منتهی می شود. این شبکه های مویرگی در اطراف لوله های پیچ خورده نزدیک و دور و لوله هنله تشکیل می گردد. این مویرگها به هم متصل شده و سیاهرگهای کوچکی را به وجود می آورند. این سیاهرگها از فواصل بین هرمها عبور کرده و سیاهرگ کلیه را می سازند که سرانجام از کلیه خارج می شود.
در شکل زیر شبکه مویرگی گلومرول و شبکه مویرگی دور لوله ای را ملاحظه می نمایید. به جایگاهی که هر شبکه مویرگی قرار گرفته و همچنین سرخرگهای قبل از آنها دقت نمایید. دقت شود برخلاف سیستم عروقی که سایر بافتهای بدن وجود دارد و بعد از مویرگ یک سیاهرگ قرار دارد بعد از گلومرول یک سرخرگ قرارگرفته است.
دقت کنید که گلومرول در داخل کپسول بومن قرار دارد.
تشکیل ادرار: در تشکیل ادرار در نفرونها سه فرایند شرکت دارند: تراوش، بازجذب، ترشح . در ادامه توضیح خواهیم داد که این سه فرایند چگونه در تشکیل ادرار نقش دارند.
تراوش: هنگامی که بخشی از پلاسما در نتیجه فشار خون از گلومرول خارج می شود و وارد کپسول بومن می شود را تراوش گویند. تراوش اولین مرحله تشکیل ادرار است. هم ساختار گلومرول و هم ساختار کپسول بومن برای فرایند تراوش بسیار مناسب شده اند. در فرایند تراوش مواد براساس اندازه و سایز وارد کپسول بومن می شوند و هیچ معیار دیگری برای انتخاب وجود ندارد.
مویرگهای گلومرول از نوع مویرگهای منفذدار است ( ویژگی مویرگهای منفذ دار را به یاد دارید؟ ) و مواد مختلف می توانند به راحتی از منافذ مویرگها عبور نمایند ولی مولکولهای درشت نمی توانند از آن عبور نمایند. بنابراین در نفرون مولکولهای درشت یافت نمی شوند.
دیواره کپسول بومن از دولایه سلول تشکیل شده است. لایه بیرونی از نوع بافت پوششی سنگفرشی است. لایه درونی که با گلومرول در تماس است از نوع سلولهای پودوسیت است. پودوسیتها رشته های کوتاه و پا مانند زیادی دارند که هرکدام از این رشته ها منشعب هستند. پودوسیتها اطراف مویرگهای گلومرول را احاطه می نمایند. شکاف بین رشته های پا مانند پودوسیتها باعث می شود مواد به راحتی از لابلای این لایه سلولی عبور کرده و وارد نفرون شوند. بهیمن خاطر به این شکافها ، شکاف تراوشی نیز گویند.
قطر سرخرگ وابران از آوران کمتر می باشد و این باعث می شود فشار تراوشی در گلومرول افزایش یابد تا مقدار زیادی مواد بتوانند به راحتی از گلومرول خارج شوند.
شکل الف مربوط به کپسول بومن و گلومرول داخل آن است. شکل ب مربوط به دیواره کپسول بومن و سلولهای پودوسیت می باشد. به شکل خاص سلولهای پودوسیت و نحوه قرارگیری غشا پایه در دیواره کپوسل بومن توجه شود.
بازجذب: در پدیده تراوش که در کپسول بومن انجام می گیرد هیچ انتخابی به غیر از اندازه مواد وجود ندارد بنابراین هم مواد دفعی مانند اوره و هم مواد ضروری برای بدن مانند گلوکز و آمینواسیدها وارد کپسول بومن شده و از آنجا وارد نفرون می شوند. اگر این مواد مفید که مورد نیاز بدن است دوباره به داخل بدن برنگردد می تواند مشکلات اساسی را برای سلامتی انسان ایجاد نماید. به همین دلیل مواد مفید و مورد نیاز بدن از جمله گلوکز و آمینواسیدها باید دوباره وارد سیستم گردش خون شوند. به فرایندی که در آن مواد از داخل نفرونها توسط مویرگهای دور لوله ای جذب شده و دوباره به سیستم گردش خون وارد می شوند بازجذب گویند.
فرایند بازجذب ممکن است فعال باشد و از انرژی زیستی استفاده کند یا ممکن است به صورت غیرفعال باشد. بازجذب مولکولهایی مانند گلوکز و آمینواسیدها به صورت فعال می باشد و این مولکولها برخلاف شیب غلظتی خود از جای کم تراکم به جایی با غلظت زیاد حرکت می کنند.
بازجذب آب به صورت غیرفعال بوده و از طریق فرایند اسمز صورت می گیرد.
بازجذب در لوله نفرون اغلب به صورت فعال است. بازجذب در لوله پیچیده نزدیک صورت می گیرد. در این بخش سلولها از نوع پوششی مکعبی بوده و دارای ریز پرز فراوان می باشند که این ساختار باعث افزایش سطح جذب در این سلولها می شود. به خاطر ساختار ویژه لوله پیچیده نزدیک که دارای ریزپرز زیاد می باشد مقدار بازجذب مواد در این بخش بیشتر از سایر بخشهای لوله نفرون می باشد.
ترشح: در فرایند ترشح موادی که لازم است دفع شود از طریق مویرگهای دورلوله ای و یا خود سلولهای نفرون به فضای درون نفرون وارد می شود. ترشح اغلب به صورت انتقال فعال بوده و از انرژی زیستی استفاده می نماید. دفع برخی سموم و داروها، تنظیم PH خون از طریق ترشح انجام می گیرد. فرایند تنظیم PH خون بدین ترتیب است که اگر یون هیدروژن در خون افزایش یابد و PH کاهش یابد واسیدی شود کلیه یون هیدروژن بیشتری ترشح می نماید و اگر PH خون افزایش یابد و قلیایی شود کلیه ها بیکربنات بیشتری ترشح می نمایند.
دقت شود که فرایند ترشح و بازجذب در شبکه مویرگی دور لوله ای انجام می گیرد.
شکل الف مربوط به نحوه قرارگیری گلومرول و مویرگ دور لوله ای است و شکل ب مربوط است به سلولهای پرزدار لوله پیچیده نزدیک. به تعداد زیاد اندامک میتوکندری در این سلولها توجه نمایید.
تخلیه ادرار: ادرار از طریق میزنای وارد کیسه مثانه می شود. دیواره میزنای دارای ماهیچه صاف است. انقباضات کرمی شکل این ماهیچه ها باعث حرکت ادرار از لگنچه به سوی مثانه می شود. در مثانه مخاط چین خوردگی پیداکرده و دریچه ای ایجاد می نماید که این دریچه روی دهانه میزنای قرارگرفته و از بازگشت ادرار به میزنای جلوگیری می نماید.
مثانه کیسه ای است ماهیچه ای که در آن ادرار به صورت موقت ذخیره می شود. هنگامی که حجم ادرار از حد خاصی بیشتر شود باعث کشیدگی دیواره مثانه می شود و در این حالت گیرنده های مکانیکی فعال شده و در نتیجه ساز و کار تخلیه ادرار فعال می شود.
هنگام تخلیه ادرار از کیسه مثانه ادرار خارج شده و از طریق لوله میزراه از بدن خارج می شود. در محل اتصال مثانه به میزاره اسفنگتری بنام بنداره داخلی میزاره وجود دارد. این اسفنگتر دارای ماهیچه صاف و غیرارادی است و هنگام تخلیه ادرار باز می شود. بعد از اسفنگتر داخلی اسفنگتر خارجی وجود دارد که از نوع ماهیچه اسکلتی و ارادی است. در کودکان تخلیه به صورت غیرارادی است و دلیل آن این است که ارتباط بین مغز و نخاع در کودکان به صورت کامل شکل نگرفته است. از این موضوع می توان نتیجه گرفت که مرکز تخلیه غیرارادی ادرار در نخاع است.
ترکیب شیمیایی ادرار: دو فرایند بازجذب و ترشح ترکیب نهایی مایع تراوش شده را حین عبور از نفرون و لوله جمع کننده ادرار تغییر می دهند و ادرار تشکیل می شود و آنچه به درون لگنچه می ریزد ادرار است. از این موضوع می توان نتیجه گرفت که بازجذب و ترشح می تواند در لوله جمع کننده ادرار نیز اتفاق بیفتد. مواد و ترکیباتی که در ادرار وجود دارند به صورت زیر می باشد:
1- حدود 95% ترکیب ادرار از آب تشکیل شده است و دفع آب از طریق ادرار باعث تنظیم مقدار آب درون بدن می شود و راهی است برای تنظیم مقدار آب موجود در بدن.
2- یونها نیز به مقدار زیادی در ادرار وجود دارند و دفع یونها از طریق ادرار باعث تنظیم مقدار یونها در بدن می شود.
3- اوره یک ماده آلی است که به فراوانی در ادرار یافت می شود. اوره از ترکیب آمونیاک و دی اکسیدکربن در کبد ( جگر ) ساخته می شود. آمونیاک از تجزیه آمینواسیدها و اسیدهای نوکلئیک ایجاد می شود. آمونیاک بسیار سمی است و هنگامی که به صورت اوره در می آید سمیت آن بسیار کاهش می یابد و می تواند در بدن ذخیره شود و به تدریج از بدن خارج شود. اوره هنگامی که در کبد ساخته می شود وارد خون شده و از طریق کلیه ها دفع می شود. بنابراین دفع اوره باعث دفع آمونیاک از بدن شده و باعث حفظ بقا انسان می شود.
4- اسید اوریک یک ماده دفعی نیتروژندار است که در ادرار وجود دارد. حلالیت آن در آب اندک است. بنابراین تمایل آن به رسوب کردن و تشکیل بلور بسیار زیاد است. رسوب بلورهای اسید اوریک در کلیه باعث سنگ کلیه می شود و رسوب آن در مفاصل باعث ایجاد نقرس می شود. نقرس باعث التهاب در مفاصل و دردناک شدن آنها می گردد. میزان حلالیت آمونیاک ، اوره و اسید اوریک در آب به صورت زیر است:
آمونیاک > اوره > اسیداوریک
تنظیم آب: تنظیم آب به روشهای مختلفی از جمله توسط هورمونها( هورمون ضدادراری ، آلدوسترون ) انجام می گیرد. یکی از این روشها به غلظت مواد حل شده در پلاسما ارتباط دارد. اگر غلظت این مواد از حد خاصی بیشتر شود یا فشار اسمزی از حد معینی فراتررود مرکز تشنگی در هیپوتالاموس تحریک شده و فعال می شود که با دو روش مقدار آب موجود در بدن را تنظیم می نماید: 1- مرکز تشنگی فعال شده و در نتیجه تمایل به نوشیدن آب افزایش می یابد. 2- از هیپوتالاموس هورمون ضد ادراری ترشح می شود که این هورمون بر کلیه ها تاثیر گذاشته و بازجذب آب افزایش می یابد و دفع آب از طریق ادرار کاهش می یابد.
اگر هورمون ضد ادراری ترشح نشود مقدار زیادی آب از طریق ادرار دفع می شود که به دیابت بیمزه معروف است. مبتلایان به این بیماری احساس تشنگی کرده و مقدار زیادی آب می نوشند. این بیماری توازن آب و یونها را بهم می زند.
تنوع دفع و تنظیم اسمزی در جانداران
تنظیم اسمز در تک سلولیها: در بسیاری از تک سلولیها تنظیم اسمزی با کمک انتشار ساده انجام می گیرد. ولی در پارامسی آب اضافی که در نتیجه فشار اسمزی وارد تک سلولی می شود از طریق واکوئلهای انقباضی و به همراه مواد دفعی دیگر از سلول دفع می شود این فرایند نیاز به انرژی زیستی دارد.
تنظیم اسمزی و دفع موادزائد در بی مهرگان به کمک سه روش انجام می شود: 1- نفریدی 2- آبشش 3- لوله های مالپیگی
نفریدی: یکی از ساختارهایی است که در بی مهرگان برای تنظیم اسمزی یا دفع یا هر دو به کار می رود. نفریدی لوله ای است که منفذی دارد که به خارج از بدن باز می شود یا راه دارد. مواد دفعی از طریق این منفذ به بیرون از بدن تخلیه می شود.
آبشش: آبشش در سخت پوستان باعث می شود مواد زائد نیتروژندار از بدن جاندار از طریق انتشار ساده دفع شود
لوله های مالپیگی: حشرات سیستم دفعی متصل به روده بنام لوله های مالپیگی دارند ( مانند ملخ ). ماده ای که در حشرات از طریق این سیستم دفع می شود اوریک اسید است. آب به همراه نمک ( یونها ) و ترکیبات زائد نیتروژندار از جمله اوریک اسید وارد لوله های مالپیگی می شوند. محتویات لوله های مالپیگی به ورده تخلیه می شود. با عبور مایعات از درون روده آب و یونها دوباره از طریق روده جذب می شوند ولی اسید اوریک همراه مواد دفعی دستگاه گوارش از بدن خارج می شود.
اغلب بی مهرگان ساختارهای مشخصی برای دفع مواد دارند.
در شکل زیر سامانه دفعی لوله های مالیپگی دیده می شودبه ترکیباتی که وارد لوله های مالیپگی می شود و بازجذب مواد در روده توجه شود.
مهره داران: همه مهره داران برای دفع مواد زائد و تنظیم اسمزی کلیه دارند ولی برخی مهره داران با توجه به محیط زندگیشان از سازو کارهای ویژه ای نیز استفاده می کنند. مثلا ماهیان غضروفی ( سفره ماهی، کوسه ماهی ) که ساکن آب شور هستند دارای غدد راست روده ای هستند که محلول بسیارغلیظ نمک ( کلرید سدیم ) را به درون روده ترشح می نمایند.
در ماهیان آب شیرین فشار اسمزی بدن ماهی از محیط اطراف بیشتر است بنابراین آب به سهولت وارد بدن جانور شود. این ماهیها برای مقابله با ورود آب به درون بدن معمولااز دو نوع سازوکار استفاده می کنند: 1- این ماهیان معمولا آب زیادی نمی نوشند. آبی که به طور مرتب با باز وبسته شدن دهان ماهی وارد دهان ماهی می شود برای تبادل گازهای تنفسی وارد آبششها می شود 2- حجم زیادی از آب را به صورت ادرار رقیق از بدن ماهی دفع می شود.
در ماهیان ساکن آب شور فشار اسمزی محیط اطراف ماهی از محیط داخلی بدن جانور بیشتر است بنابراین آب تمایل به خروج از بدن دارد. این ماهیان برای مقابله با خروج آب از بدن راهکارهایی بدین ترتیب اتخاذ می نمایند: 1- این ماهیان مقدار زیادی آب می نوشند. 2- در این ماهی ها برخی یونها به صورت ادرار غلیظ و بدون نیاز به آب زیاد دفع می شوند و برخی از یونها نیز از طریق سلولهای آبششی دفع می گردد.
مثانه دوزیستان محل ذخیره آب و یونها است. هنگام خشک شدن محیط دفع ادرار کم می شود و مثانه برای ذخیره اب بیشتر بزرگتر می شود و سپس بازجذب آب ذخیره شده در مثانه به داخل خون افزایش می یابد.
کلیه در خزندگان و پرندگان توانمندی زیادی در بازجذب آب دارد. برخی زخندگان و پرندگان دریایی و بیابانی که غذای نمک دار یا آب دریا مصرف می نمایند می توانند نمک اضافی را به صورت قطرات غلیظ از طریق غدد نزدیک چشم یا زبان دفع نمایند.
- ۹۹/۰۲/۰۷