فصل پنجم زیست شناسی دهم

• گ رچه ما انسان ه ا درخشکی زندگی می کنیم اما یاخته ه ای ما با محیط مایع درارت باط اند .آنچه دربارۀ این محیط مایع حائ زاه میتاست ،مشابه بودن غلظتآن با غلظتدرون یاخته ه ا یا به عبارتدق یق ت رمشابه بودن ف شاراسمزی آنه است. • اگرغلظتمایع اطراف یاخته ه ا رق یق تریا غلیظ ترازیاخته ه ا باشد ،ته دیدی جدی برای ادام ۀ حیاتما خواه د بود؛ چون ممکن استبه ورود بیش از حد آببه یاخته یا خروج آباز آن منجر شود. نمونه پرسش های این فصل • بدن ما چگونه ف شاراسمزی مایع اطراف یاخته ه ا را تنظیم می ک ند؟ • چگونه ترک یبشیمیایی آن را ثابتنگه می دارد؟ • آیا روش ه ایی که بدن انسان به کار می گ یرد، در سایرجانوران ه م دیده می شوند؟ • ادرار چگونه تشکیل می شود؟ • ترک یبشیمیایی ادرار چه اطال عاتی را دربارٔه وضع یتدرونی بدن ف راه م می ک ند؟ • اگر در یک روز گرم تابستانی ورزش کنید عرق می کنید واحتماًال متوجه خواهید شد که از مقدار ادرار شما کاسته خواهد شد .می دانید چرا؟ • چون بدن شما در نتیجۀ عرق کردن ،آب از دست می دهد و بنابراین مقدار ادرار را کاهش می دهد تا آب از دست رفته را جبران کند. هم ایستایی (هومئوستازی) • ک مبود آب ،اک سیژن و مواد مغ ذی یا انباشته شدن مواد دفعی یاخته ها مثل کربن دی اکسید و مواد دفعی نیتروژن دار از جمله مواردی اند که ادامٔه حیات را تهدید می کنند .حفظ وضعیت درونی بدن در محدوده ای ثابت (هومئوستازی) ،برای تداوم حیات ،ضرورت دارد. برهم خوردن هم ایستایی بدن • اگر وضعیت درونی بدن از تعادل خارج شود بعضی از مواد ،بیش از حِد الزم یا کمتر از حِد الزم به یاخته ها می رسند .بسیاری از بیماری ها درنتیجٔه برهم خوردن هومئوستازی پدید می آیند. وظایف کلیه ها • نقش اساسی در حفظ ه ومئوستازی بدن • حفظ تع اد ل آب • حفظ اسید و باز • حفظ یو ن ه ا • دف ع مواد سمی و مواد زائد نیتروژن دار، کلیه ها ساختار بیرونی کلیه و حفاظت از آن • ک لیه ه ا ،اندام ه ایی لوبیایی شکل اند و به تع داد دو عدد در طرف ین ستون مه ره ه ا و پشت محوطۀ شکم ق رار دارند .اندازٔه ک لیه در ف رد بالغ، تق ریب ًا به اندازٔه مشت بست ٔه اوست .به علت موق ع یتق رارگیری و شکل کبد ،ک لی ٔه راستق دری پایین تراز ک لیه چپواق ع است. روش های حفاظت از کلیه • -1دنده ها از بخشی از کلیه محافظت می کنند. • -2پرده ای از جنس بافت پیوندِی به نام کپسول کلیه اطراف هر کلیه را در بر گرفته است این پرده ،مانعی در برابر نفوذ میکرو بها به کلیه ایجاد می کند. • -3چربی اطراف کلیه ،عالوه بر اینکه کلیه را از ضربه محافظت می کند در حفظ موقعیت کلیه نقش مهمی دارد. خطرتحلیل بیش از حد چربی در افرادی که برنامه کاهش وزن سریع و شدید به کار می گیرند ممکن است: • سبب افتادگی کلیه • و تا خوردگی میزنای شود. در این صورت، • -1فرد با خطر بسته شدن میزنای • -2عدم تخلیۀ مناسب ادرار از کلیه روبه رو می شود • -3که درنهایت به نارسایی کلیه خواهد انجامید. ساختار درونی کلیه • در برش طولی کلیه، سه ناحیٔه مشخص دیده می شود که از بیرون به درون عبارت اند از • بخش قشری • بخش مرکزی • لگنچه • در بخش مرکزی، تع دادی ساختار ه رمی شکل دیده می شود ک ه هرم های کلیه نام دارند .ق اعد ۀ ه رم ه ا به سمتبخش ق شری و رأس آنه ا به سمت لگنچه است. ه ره رم و ناحیۀ قشری م ربوط به آن • را ،یک َلپ کلیه می نامند. بخش مرکزی کلیه لگنچه • لگنچه، ساختاری شبیه به ق یف دارد . ادرارتولید شده ،به آن وارد و به می زنای ه دای تمی شود تا کلیه را ت رک ک ند. تشریح کلیه گوسفند • دربیشترکلیه ه ا که چربی ه ای اطراف آن جدا شده استمی زنای کنده شده و ف قط سرخرگ از کلیه آوی زان است .اگرچربی ه ا ی اطراف کلیه کنده نشده باشد با احتیاط آن ه ا را جدا کنید و دربین آنه ا می زنای ،سرخرگ و سیاه رگ کلیوی را تشخیص ده یدمطابق شكل کتابمی زنای ازبقیه ضخیم تراستو حالتتوپری را از بیرون نشان می ده د و باف ته ای تشكیل ده نده آن نرم ه ستند .سرخرگ دیواره ضخیمی دارد که با ف شار دادن آن دوباره به حالتاول برمی گردد .سیاه رگ دیواره نازکترو روی ه م اف تاده ای دارند و درون آن گاه ی خون دیده می شود .بع د ازبرش طولی و تشخیص بخش ق شری و مرکزی ستون ه ای کلیوی را مشاه ده کنید درزیرآن ه ا رگ ه ای بین ه رمی درکنار ه م ق رارگرف ته اند که ازروی ضخامت دیواره می توان سرخرگ یا سیاه رگ بودن آن ه ا را تشخیص داد .این رگ ه ا به رگ ه ای ق وسی و سپس شع اعی متصل می شوند .با ق راردادن ق یچی روی این رگ ه ا و بریدن ستون ه ای کلیوی ه رم ه ای کلیوی مشخص و ق ابل شمارش می شوند .تع داد ه رم ه ا متفاوتو از 12تا 18عدد دردو ق سمتکلیه دیده می شوند . ُگردیزه(نفرون ) ها • ه رک لیه از حدود یک میلیون نفرون تشکیل شده استک ه ف رایند تشکیل ادرار در آنه ا انجام می شود. ُگردیزه(نفرون ) ها • ابتدای نفرون شبیه قیف است و کپسول بومن نام دارد .ادامٔه نفرون ،لوله ای شکل است و در قسمت هایی از طول خود ،پیچ خوردگی هایی دارد و براین اساس ،به قسمت های مختلفی نام گذاری می شود. این قسمت ها به ترتیب عبارت اند از لولٔه پیچ خوردٔه نزدیک ،قوس هنله که Uشکل است و لولٔه پیچ خوردٔه دور که نفرون را به مجرای جمع کننده متصل می کند. گردش خون در کلیه • منشأ ادرارازخون استو بنابراین بین نفرون و رگ ه ای خونی ،ارت باط ت نگات نگی وجود دارد .با توجه به ای نکه ت بادل مواد از طریق موی رگ ه ا رخ می ده د درای نجا نیز شبکه های مویرگی را می بینیم. گردش خون در کلیه • دو شبکٔه مویرگی در ارتباط با نفرون مشاهده می شود. • اّولی به نام کالفک (گلومرول) که درون کپسول بومن قرار دارد • دومی به نام دوِر لوله ای که اطراف قسمت های دیگر نفرون را فراگرفته است. گردش خون یک سرخرگ وارد می شود .انشعابات این در کلیه، به هر کلیه سرخرگ از فواصل بین هرم ها عبور می کند و در بخش قشری به سرخرگ های کوچک تری تقسیم می شود. انشعاب انتهایی این سرخرگ ها ،سرخرگ آوران نامیده می شود .خون از طریق سرخرگ آوران به گلومرول وارد گردش خون در کلیه سرخرگ وابران در اطراف لوله های پیچ خورده و قوس هنله ،شبکۀ مویرگی دوِرلوله ای را می سازد .این مویرگ ها به یکدیگر می پیوندند وسیاهرگ های کوچکی به وجود می آورند که سرانجام سیاهرگ کلیه را می سازند .این سیاهرگ ،خون را از کلیه بیرون می برد. سرخرگ کلیه ←انشعابات سرخرگی بین هرم ها ← سرخرگ های کوچک در بخش قشری ← سرخرگ آوران ← کالفک ها در کپسول های بومن ← سرخرگ وابران ← شبکٔه مویرگی دوِرلوله های پیچ خورده و قوس هنله ← سیاهرگ های کوچک ←سیاهرگ کلیه گرد ش خون در کلیه • فرایند تشکیل ادرار ،شامل سه مرحله است که عبارت اند از: • تراوش • بازجذب • ترشح • تراوش ،نخستین مرحلٔه تشکیل ادرار است. • دراین مرحله بخشی از پال سما در نتیجٔه ف شارخون از گ لومرول خارج شده به ک پسول بومن وارد می شوند .این ف رایند را تراوش می نامند . تراوش • هم ساختار کالفک و هم ساختار کپسول بومن برای تراوش متناسب شده است .مویرگ های کالفک از نوع منفذ دار هستند و بنابراین امکان خروج مواد از آنها به خوبی فراهم است .مولکول های بزرگ نمی توانند وارد کپسول بومن شوند. نیروی الزم برای تراوش • برای اینکه ف شاِر ت راوشی به حدک اف ی زیاد باشد ساز وک ار ویژه ای در نظرگ رف ته شده است .ق طر سرخرگ آوران بیشتراز ق طرسرخرگ وابران است و این ،ف شارت راوشی را در مویرگ ه ای ک ال ف ک اف زایش می ده د کپسول بومن • اطراف گ لومرول را ک پسول بومن احاطه ک رده است. ک پسول بومن شامل دو دیواره است؛ یکی بیرونی و دیگری درونی . کپسو ل بومن • دیوارۀ بیرونی از یاخته ه ای پوششی سنگ ف رشی ساده و دیوارۀ درونی ک ه با گلومرول در تماس است ،از یاخته ه ایی به نام پودوسیت تشکیل شده است پودوس • هریک ازیت پودوسیت ها رشته های کوتاه و پا مانند فراوانی دارد .پودوسیت ها با پاهای خود اطراف مویرگ های گلومرول را احاطه کرده اند. تراوش • شکاف های باریک متعددی که در فواصل بین پاها وجود دارد به خوبی امکان نفوذ مواد را به نفرون فراهم می کند. باز جذب • در ت راوش ،مواد براساس اندازه وارد نفرون می شوند و ه یچ انتخابدیگری صورتنمی گیرد . بنابراین ،ه م مواد دف ع ی مثل اوره و ه م مواد مفید مثل گلوکز و آمینواسیده ا به نفرون وارد می شوند . • مواد مفید دوباره باید به خون بازگردند .این ف رایند را بازجذب می نامند آغاز باز جذب • به محض ورود مواد ت راوش شده به لولٔه پیچ خورد ٔه نزدیک،بازجذبآغاز می شود .دیوارٔه لولٔه پیچ خورد ٔه نزدیک از یک الیه باف ت پوششی مکعبی تشکیل شده استک ه ری زپرز دارند . ری زپرزه ا سطح بازجذبرا اف زایش می ده ند .به علتوجود ری زپرزه ای ف راوان در لولٔه پیچ خورد ٔه نزدیک ،مقدار مواد بازجذبشده در این ق سمتاز نفرون، بیش از سایرق سمته است روش های باز جذب • دربیشترموارد ،بازجذب ف ّع ال استو با صرف انرژی انجام می گ یرد؛ گ رچه بازجذبممکن است غیرف ّع ال باشد مثل بازجذبآب ک ه با اسمزانجام می شود . ترشح • ت رشح درجه تمخالف بازجذبرخ می ده د و درآن موادی که الزم استدف ع شوند از موی رگ ه ای دو ِرلوله ای یا خو ِد یاخته ه ای نفرون به درون نفرون ت رشح می شوند .این ف رای ند را ترشح می نامند . ت رشح دربیشترموارد به روش ف ّع ال و با صرف انرژی زیستی انجام می گ یرد . نقش ترشح در تنظیم میزان ‏pH خون • اگر pHخون کاهش یابد ،کلیه ها یون هیدروژن را ترشح می کنند. • اگر pHخون افزایش یابد ،کلیه بیکربنات بیشتری دفع می کند و به این ترتیب pHخون را در محدودٔه ثابتی نگه می دارد. موادی که ترشح می شوند • بع ضی سموم و داروه ا به وسیلۀ ترشح دف ع می شوند. تخلیٔه ادرار • ادرار پس از ساخته شدن در کلیه ،از طریق میزنای به مثانه وارد می شود. • حرکت کرمی دیوارٔه میزنای ،که نتیجٔه انقباضات ماهیچٔه صاف دیوارٔه آن است ،ادرار را به پیش می راند .پس از ورود به مثانه ،دریچه ای که حاصل چین خوردگی مخاط مثانه بر روی دهانٔه میزنای است مانع بازگشت ادرار به میزنای می شود. تخلیٔه ادرار ومثانه • مثانه ،ک یسه ای استماه یچه ای ک ه ادرار را موق ت ًا ذخیره می ک ند .چنانچه حجم ادرار جمع شده درآن از حِد مشخصی ف راتررود ،کشیدگ ی دیوارۀ مثانه باعث ف ع ال شدن سازوک ارتخلیه ادرار می شود . تخلیٔه ادرار • در محِل اتصال مثانه به میزراه ،بنداره قرار دارد که به هنگام ورود ادرار باز می شود .این بنداره ،که بنداره داخلی میزراه نام دارد ،از نوع ماهیچٔه صاف و غیرارادی است. • بع د از این بنداره،بنداره دیگری به نام بنداره خارجی میزراه ،از نوع ماهیچٔه مخطط و ارادی است. تخلیٔه ادرار • درنوزادان و ک ودک انی ک ه ه نوزارتباط مغ زو نخاِع آنان به طورک امل برق رارنشده است ،تخلی ٔه مثانه به صورت غی رارادی صورتمی گ یرد . ترکیب شیمیایی ادرار و تنظیم آب • دو فرایند بازجذب و ترشح ،ترکیب مایع تراوش شده را هنگام عبور از نفرون و مجرای جمع کننده ،تغییر می دهند و آنچه به لگنچه می ریزد ،ادرار است. مواد معدنی ادرار حدود 95درصد ادرار را آب تشکیل می دهد. دفع آب از طریق ادرار ،راهی است برای تنظیم مقدار آب بدن • یون ها نیز بخش مهمی از ادرار را تشکیل می دهند که دفع آنها برای حفظ تعادل یون ها صورت می گیرد. مواد آلی ادرار • اوره • اوریک اسید  -1فراوان ترین مادٔه دفعی آلی در ادرار ،اوره است. • اوره چرا و چگونه تشکیل می شود؟ • در نتیجٔه تجزی ٔه موادی مانند آمینو اسیده ا ،آمونیاک تولید می شود ک ه بسیار س ّم ی است .تجمع آمونیاک درخون به سرعتبه مرگ می انجامد .کبد ،آمونیاک را از طریق ترکیبآن با ک ربن دی اکسید به اوره تبدیل می کند . • ویژگی سمی بودن اوره از آمونیاک بسیارکمتراستو بنابراین، امکان انباشته شدن آن و دف ع با ف واصل زمانی امکان پذیراست. کلیه ه ا اوره را ازخون می گی رند و ه مراه با ادرار از بدن دف ع می کنند.  -2مادٔه آلی ادرار(اوریک دار) اسید • دیگر ماد دف ع ی نیتروژن ٔه درادرار اوریک اسید است. اوریک اسید انحال ل پذیری زیادی درآب ندارد؛ بنابراین تمایل آن به رسوبک ردن و تشکیل بلور زیاد است. رسوب بلورهای اوریک اسید • رسوب بلورهای اوریک اسید در کلیه ها باعث ایجاد سنگ کلیه و در مفاصل باعث بیماری نقرس می شود .نقرس یکی از بیماری های مفصلی است که با دردناک شدن مفاصل و التهاب آنها همراه است. تنظیم آب  -1نقش هورمون ها در تنظیم آب • تنظیم آب تحت تنظیم عوامل مختلفی مثل هورمون ها قرار دارد. یکی از سازوکارها به غلظت مواد حل شده در پالسما ارتباط دارد .اگر غلظت این مواد از حِد مشخصی فراتر رود، مرکز تشنگی در هیپوتاالموس تحریک می شود. نتیجٔه تحریک مرکز تشنگی • نتیجه آن: • -1ف ع ال شدن مرکز تشنگی و تمایل به نوشیدن آب • -2ترشح ه ورمون ضد ادراری است .این ه ورمون با اثربرکلیه ه ا، بازجذبآبرا اف زایش می ده د به این ت رتیبدف ع آباز راه ادرارکاه ش پیدا می کند . دیابت بی مزه • اگربنا به عللی ه ورمون ضد ادراری ترشح نشود،مقداِر زیادی ادراِر رق یق از بدن دف ع می شود .چنین حالتی به دیابت بی مزه مع روف است .مبتال یان به این بیماری احساس تشنگی می کنند و مجبورند مایع اتزیادی بنوشند .این بیماری به علتبره م زدن توازن آبو یون ه ا در بدن ،نیازمند توجه جّدی است. دستگاه دیالیز تنظی م اسمز ی در تک یاخته ای ها واک وئول انقباضی در پارامسی • دربسیاری ازتک یاخته ای ه ا ت نظیم اسمزی با کمک انتشارانجام می شود .ولی دربرخی دیگرمانند پارامسی ،آبی که در نتیجٔه اسمزوارد می شود به ه م راه مواد دف ع ی توسط واکوئول ه ای انقباضی دف ع می شود تنوع دفع و تنظیم اسمزی در بی مهرگان  -1نفریدی • بیشتربی مه رگان دارای ساختار مشخصی برای دف ع ه ستند .یکی ازاین ساختاره ا نف ریدی است که برای دف ع ،ت نظیم اسمزی یا ه ردو مورد به کار می رود . • نفریدی لوله ای استکه با منفذی به بیرون باز می شود و دف ع از طریق آن انجام می شود .  -2آبشش • در سخت پوستان ،مواد دفعی نیتروژن دار با انتشار ساده ،از آبشش ها دفع می شوند.  -3لوله های مالپیگی • حشرات سامانٔه دف ع ی متصل به روده به نام لوله های مالپیگی دارند .ماده دف ع ی در حشرات ،اوریک اسید است .اوریک اسید ه مراه با آببه لوله ه ای مالپیگی وارد می شود .محتوای لوله ه ای مالپیگی به روده، تخلیه و با عبور مایع ات در روده ،آبو یون ه ا بازجذبمی شوند . اوریک اسید از طریق روده به ه مراه مواد دف ع ی دستگاه گوارش دف ع می شود . تنوع دفع و تنظیم اسمزی در مهره داران • ه م ٔه مه ره داران ک لیه دارند تنظیم اسمزی در ماهیان غضروفی • ماهیان غضروفی(مثل کوسه ها و سفره ماهی ها) که ساکن آب شور هستند،عالوه بر کلیه ها ،دارای غدد راست روده ای هستند که محلول نمک (سدیم کلرید) بسیار غلیظ را به روده ترشح می کنند. تنظیم اسمزی در ماهیان آب شیرین • در ماهیان آب شیرین ،فشار اسمزی مایعات بدن از محیط بیشتر است بنابراین آب می تواند وارد بدن شود برای مقابله با چنین مشکلی: • -1ماهیان آب شیرین معموًال آب زیادی نمی نوشند (باز و بسته شدن دهان در ماهی قرمز تنها به منظور عبور آب و تبادل گازها در آبشش هاست) • -2این ماهی ها حجم زیادی از آب را به صورت ادرار رقیق دفع می کنند. تنظیم اسمزی در ماهیان دریایی • در ماهیان دریایی فشار اسمزی مایعات بدن کمتر از فشار اسمزی محیط است .بنابراین آب ،تمایل به خروج از بدن دارد .در نتیجه، • -1ماهیان دریایی مقدار زیادی آب می نوشند. • -2برخی یون ها توسط کلیه به صورت ادرار غلیظ • -3برخی از طریق یاخته های آبشش دفع می شوند. در دوزیستان • مثانٔه دوزیستان محل ذخی رٔه آبو یون ه است. • به ه نگام خشک شدن محیط ،دف ع ادرار کم، و مثانه برای ذخی رٔه بیشترآببزرگ ترمی شود و سپس بازجذب آبازمثانه به خون اف زایش پیدا می ک ند . کلیه در خزندگان ،پرندگان • ک لیه درخزندگ ان و پ رندگ ان توانمندی زیادی در بازجذبآبدارد . غدد نمکی • برخی خزندگ ان و پ رندگ ان دریایی و بیابانی ک ه آب دریا یا غذای نمک دار مصرف می ک نند می توانند نمک اضاف ه را از طریق غدد نمکی نزدیک چشم یا زبان ،به صورتق طره ه ای غلیظ دف ع ک نند