UNIVERSIDADE DE CABO VERDE Departamento de Cincia e Tecnologia Curso de Licenciatura em cincias Biolgicas

Curso:Cincias Biolgicas

Disciplina:Anatomia e fisiologia animal II

Titulo:Questionrio de sistema excretor

Data: 06/04/2011

UNIVERSIDADE DE CABO VERDE Departamento de Cincia e Tecnologia Curso de Licenciatura em Cincias Biolgicas

Trabalho de Anatomia e fisiologia animal II

O Docente:Aline Rendall

Os Discentes:Fredson Delgado (ensino) Laodice Pinto (ambiente) Lide Conceio (ensino) Renato Moreira (ambiente)

1. Diferencie

entre

solutos

perturbadores,

compatveis

e

contrarreguladores. Os solutos perturbadores prejudicam a funo das macromolculas em concentraes normais encontradas nos animais. Eles incluem os ons inorgnicos encontrados nos lquidos corporais, principalmente o Na+, o K+, o Cl- e o SO42-, assim como os solutos orgnicos, como os aminocidos carregados electricamente. Os solutos compatveis possuem pouco efeito sobre a funo

macromolculas e podem acumular-se em altas concentraes sem efeitos deletrios sobre os processos celulares. Os solutos contrarreguladores so deletrios quando utilizados sozinhos, mas podem ser empregados em combinaes onde os efeitos deletrios de um soluto contrarregulam os efeitos deletrios do outro. 2. Qual a diferena entre osmolaridade e tonicidade?

3. Os animais terrestres so osmorreguladores, osmoconformadores ou nenhum dos dois? Um osmoconformador pode controlar o perfil dos solutos extracelulares, mas o ambiente impe a osmolaridade. Um osmorregulador mantm a osmolaridade interna dentro de um determinado limite independente do ambiente externo. Acho que os animais terrestres so osmorreguladores, tentam manter um equilbrio osmtico entre eles e o meio, dependendo de temperaturas altas ou baixas, tentando adaptarse ao meio. 4. Cite dois tecidos especializados na produo de solues salinas concentradas. Para a maioria dos animais, o rim e fundamental para o equilbrio hdrico e inico. Entretanto, muitos animais tambm dependem de tecidos extrarrenais, como as brnquias, a pele e a mucosa digestria.

5. Quais so as quatro principais caractersticas de um epitlio de transporte? Primeiro, a funo das clulas epiteliais depende da distribuio assimtrica dos transportadores dentro da clula. A membrana celular apical, exposta ao mundo externo, possui um perfil diferente de protenas do que a membrana celular basolateral, que esta voltada para o interior. Esta topografia celular existe, pois as clulas inserem protenas na localizao correcta e restringem seus movimentos na bicamada lipdica. Segundo, as clulas epiteliais so interconectadas por ligaes proteicas que convertem o conjunto de clulas em uma camada impermevel de tecido. Estas conexes intercelulares criam um tipo de cinturo proteico ao redor da circunferncia da clula epitelial, restringindo o livre movimento de protenas de membrana entre as regies da membrana apical e da membrana basolateral para manter a topografia celular. Terceiros, os tecidos epiteliais so constitudos por vrios tipos de clulas. Esta diversidade mais extrema no sistema digestrio. Contudo, at mesmo tecidos relativamente simples, como as brnquias dos peixes, so compostos por diversos tipos de clulas, cada uma com seus papis importantes, como fornecendo capacidades especficas de transporte ou suporte estrutural. Quarto, o transporte de ons demanda uma grande quantidade de energia. A maioria das clulas epiteliais com um papel importante no transporte possui muitas mitocondrias para produzir ATP. Os custos energticos para o transporte de ons podem representar quase a metade da taxa metablica do tecido.

6. Diferencie entre o transporte transcelular e o paracelular. O transporte transcelular o movimento de solutos (ou agua) por dentro das clulas epiteliais. Por exemplo, os solutos podem-se difundir do lquido extracelular que banha as clulas e mover-se atravs da membrana

basolateral, passando pelo citoplasma, e atravs da membrana apical at o ambiente externo. Por outro lado, o movimento de solutos (ou de agua) entre as clulas adjacentes o transporte paracelular. Por exemplo, as molculas se difundem do sangue, atravs do lquido extracelular, para dentro de pequenos compartimentos do lquido intersticial entre as clulas adjacentes. Os tecidos que permitem o transporte paracelular frequentemente so chamados de epitlio de vazamento. Os tecidos onde ocorre pouco transporte paracelular so chamados de epitlios oclusivos. 7. Quais as diferentes formas utilizadas pelos animais para excreo de nitrognio A amnia produzida durante a quebra dos aminocidos e um soluto txico que deve ser excretado como amnia, ureia ou acido rico. Os amoniotlico excretam a amnia como uma soluo diluda, resultando na perda de gua, visto ela no pode ser armazenada no corpo, podendo tornar txico. Um ureotlico excreta ureia, e um uricotlico excreta cido rico. Embora os animais excretem grande parte de seus resduos nitrogenados em uma forma, quase todas as espcies possuem a capacidade de produzir qualquer uma destas molculas. Por exemplo, os humanos so ureotlicos, mas tambm produzem e excretam um pouco de amnia e de cido rico. O processo para a excreo de amnia ou metablitos alternativos como a ureia e o acido rico esta ligado ao controle osmtico e a homeostase inica. Os tecidos do sistema excretor so responsveis pela colecta dos metablitos nitrogenados e liberao no ambiente. 8. Quais so os custos e os benefcios de se utilizar amnia, ureia ou acido rico como resduo nitrogenado? O resduo nitrogenado com menor custo e a amnia, j que no precisa ser metabolizada adicionalmente aps o metabolismo das protenas. Uricotelismo com os rpteis e as aves, tem um maior benefcio no que diz respeito a economia de gua. Tanto a ureia como o acido rico possui custos metablicos associados com suas snteses. Os custos da sntese de ureia normalmente so

estimados em 5 moles de ATP por de ureia. Em comparao com a ureia, o acido rico custa mais para ser produzido (7 ATP), mas ele tambm possui mais nitrognio (4N). Assim, o acido rico (7ATP; 1,75 ATPIN) e levemente mais econmico do que a ureia. 9. Quais so os substratos necessrios para a produo de uma molcula de ureia? A condio inicial para a produo de ureia a transferncia de grupos amino de diversos aminocidos para a forma que pode ser utilizada pela enzima carbamoi-fosfato-sintetase (CPS, de carbamony phosphate synthase). Uma isoforma da CPS (CPS II) esta envolvida na sntese do nucleotideo pirimidina e utiliza a glutamina como substrato. Uma outra isoforma da CPS (CPS I) utiliza o NH4+ 10. Qual o papel do glomerulo no nefron? Principal papel liberar grande parte dos lquidos do sangue para a cpsula de Bowman. 11. Discuta os movimentos de NaCI e de agua nos segmentos do tubulo renal. O tbulo proximal reabsorve a maioria do Na+ e do cl - presentes na urina primria, enquanto que o tbulo distal reabsorve grande parte do que permanece de Na+ e cl -. Um cotransportador de Na+ - cl- transporta os ons para dentro da clula. Logo o Na+ ento exportado das clulas epiteliais do tbulo distal atravs da Na+/K+-ATPase, e o cl- sai atravs de canais de cl -. Tambm no tbulo distal que ocorre grande capacidade de reabsoro de gua, sob condies onde a recuperao de gua necessria. 12. Compare e diferencie como a vasopressina e a aldosterona regulam o funcionamento do rim. Vasopressina (ADH) em altas quantidades aumenta a reabsoro de gua no ducto colector, e em pequenas quantidades produzem de 10 a 20l de urina por dia e desenvolvem graves problemas, como a desidratao; altera a captao de gua pela modificao no nmero de aquaporinas na membrana

apical das clulas principais do ducto colector. Quando o hormnio liga-se ao seu receptor acoplado a protena G na membrana plasmtica, desencadeia uma via de sinalizao que actua via cAMP e proteina-cinase A para translocar vesculas contendo aquaporinas pr-formadas para a membrana apical. Quando os nveis de vasopressina diminuem, a via se reverte e as aquaporinas so removidas da membrana por endocitose.

Aldoesterona entra nas clulas principais dos tubulos distais e dos ductos colectores, por difuso, liga-se ao receptor hormonal citoplasmtico e entra no ncleo para estimular a transcrio de genes envolvidos no transporte inico. Os seus efeitos demoram horas para se manifestar, pois o processo envolve transcrio genica, traduo no reticulo endoplasmatico,

processamento no aparelho de Golgi, empacotamento em vesculas e fuso destas com a membrana plasmtica.

13. Quais factores afectam a taxa de filtrao glomerular (TFG)? A presso hidrosttica dos capilares glomerulares; A presso hidrosttica da cpsula de Bowman; Presso onctica resultante. 14. Compare a estrutura e a funo da glndula de sal das aves com a glndula retal dos elasmobranquios. Nas aves, as glndulas de sal esto localizadas em uma depresso na base do bico, e suas secrees drenam atravs de um canal que passa ao longo do bico e se abre nas narinas. A glndula de sal composta por uma serie de tubulos secretores, rodeados por lquido peritubular e por uma rede de capilares. O tbulo possui uma extremidade fechada e um tubo alongado que drena para dentro de um ducto colector. Os lquidos fluem da extremidade fechada para a extremidade aberta do tbulo. Uma rede de capilares esta distribuda em paralelo ao tbulo, embora a direco do fluxo sanguneo seja oposta a direco dos lquidos do lmen. Auxilia no equilbrio inico e hdrico atravs da excreo de solues hiperosmticas de Na+ e Cl-.

A glndula retal composta por diversos tubulos rodeados por capilares. Cada tbulo composto por um nico tipo de clula epitelial. Como outras clulas epiteliais de transporte, as clulas tubulares da glndula retal possuem muitas mitocondrias e invaginaes basolaterais, semelhantes a

microvilosidades, que aumentam a rea de superfcie para a troca de ons com o sangue. Os tubulos so capazes de transferir NaCl do sangue para o lmen tubular.

15. Discuta como os sistemas contracorrente auxiliam a funo renal. Existe baixa osmolaridade prxima ao cortex e alta osmolaridade nas regies mais profundas da medula. Os fluxos descendente e ascendente ao longo da ala de Henle criam urn multiplicador contracorrente que, em combinao com diferenas na permeabilidade tubular, permite que a urina seja remodelada em relao a concentrao de solutos e ao volume. A medida que o liquido flui ao longo do ramo descendente, o interstcio ao redor possui uma osmolaridade levemente mais alta. Como somente a gua pode atravessar o ramo descendente, o gradiente osmotico direciona o movimento de agua do lumen para o liquido intersticial. O gradiente osmotico pode surgir no interior da medula pelo movimento de sais de gua entre o tubulo e o liquido intersticial, mas ele mantido porque o vasa reto trabalha como urn trocador contracorrente. Os vasos retos carregam sangue para dentro da medula, e depois de volta para fora da medula. A medida que 0 sangue deixa a arterola eferente e entra nos vasos retos, ele transportado para a medula onde a alta osmolaridade faz com que ele passivamente pegue soluto e perca agua. A medida que os vasos voltam na direco do cortex, a osmolaridade decrescente faz com que o sangue perca soluto e ganhe agua. 16. Compare os tipos de nefrons nos invertebrados e nos vertebrados. Protonefridios encontrados na maioria dos diversos grupos de vermes, consiste em um tbulo ramificado com um poro (nefridioporo) em uma extremidade e uma clula encapsulada na outra. Possuem clulas ciliadas (clulas flama) ou flageladas (solencitos) para direccionar o liquido intersticial para dentro do lmen de tubulos. Metanefridio - ocorrem nos moluscos e nos aneldeos. A maioria dos moluscos possui um nico metanefrdio, com uma bolsa possuindo paredes com profundas invaginaes que aumentam a rea de superfcie. Os solutos e a gua so colectados e expelidos atravs de um tubo curto chamado de urter. Os aneldeos possuem um metanefrdio em cada segmento corporal. O

tbulo comea em um nefrostoma, o qual colecta os lquidos do celoma. O lquido passa por um longo tbulo, que se estende pelo segmento do corpo.

Os tubares possuem dois rins compridos dispostos ao longo da parede dorsal da cavidade corporal. Os tubulos renais so longos e complexos em sua estrutura. Os tubulos esto dispostos por dentro do rim de maneira que formam duas camadas: uma zona do seio onde os tubulos esto levemente agrupados e separados por liquido, e uma zona mais compacta onde os tubulos esto agrupados de forma mais prxima e envoltos por uma bainha membranosa. Esta complexa disposio pode gerar um trocador contracorrente que permite que o rim dos tubares recuperem ate 90% da ureia da urina primria. A urina produzida levemente hiposmtica e prxima da osmolaridade da gua do mar. Nos peixes sseos, dois rins esto dispostos ao longo da superfcie dorsal da cavidade corporal interna. O glomerulo, o qual produz a urina primaria, e muito maior nas espcies de agua doce do que nas de agua do mar. O tbulo distal, o qual funciona na recuperao dos sais e na excreo de gua, tambm pode ser muito maior. Os rins dos peixes de gua doce produzem grandes volumes de urina hiposmtica. Os rins dos peixes marinhos possuem um papel muito reduzido no equilbrio hdrico e inico. Eles produzem pouca urina, que e isosmtica com os lquidos corporais. Os nefrons dos peixes marinhos possuem glomerulos menos complexos, tbulos proximais mais curtos e tbulos distais reduzidos ou ausentes. Alguns peixes marinhos podem no apresentar glomerulos.

Os anfbios possuem rins sem ala de Henle, estrutura que permite que o rim dos mamferos produza urina hiperosmtica. Enquanto a maioria dos animais terrestres utiliza a bexiga urinria somente como um reservatrio de urina antes da mico, os anfbios utilizam a bexiga como um local de armazenamento de gua. A estrutura do rim dos anfbios se modifica durante o desenvolvimento. As fases larvais, assim como as fases larvais dos peixes, possuem um nefron simples chamado de pronefron. Em um rim pronfrico, o filtrado primeiro entra no celoma, depois e direccionado para os tubulos pronfricos atravs do funil nefrostomal. A medida que ocorre a metamorfose para o estagio adulto, o pronfron e substitudo por um rim muito mais semelhante ao dos mamferos. Os rpteis reduzem a necessidade de gua produzindo cido rico como resduo nitrogenado. O rim dos rpteis possui glomerulos muito reduzidos, e em algumas espcies eles no esto presentes. Assim como nos anfbios, os nefrons dos rpteis no possuem ala de Henle e portanto no so capazes de produzir urina hiperosmtica. Uma das principais inovaes na evoluo dos vertebrados terrestres foi a ala de Henle. Este segmento estendido entre os tbulos proximal e distal ocorre somente nas aves e nos mamferos, embora as aves possuam alguns nefrons sem ala de Henle. Devido ala de Henle, a maioria dos mamferos capaz de produzir urina com uma osmolaridade que pode ser ate cerca de cinco vezes maior do que a osmolaridade plasmtica. Os mamferos que vivem em locais com grande quantidade de gua possuem a medula com uma pequena espessura relativa e nefrons com alas de Henle curtas. Por outro lado, os mamferos que vivem em ambientes muito secos possuem a medula com uma grande espessura relativa e nefrons com alas de Henle longas que produzem urina altamente concentrada, normalmente quatro a cinco vezes mais concentrada que a maioria dos mamferos.

17. Quais so as seis principais funes dos rins? 1.Equilbrio inico; 2. Equilbrio osmtico; 3. Presso sangunea; 4.Equilibrio do pH; 5. Excreo; 6. Produo de hormnios. 18. Como a taxa de filtrao glomerular controlada por mecanismos intrnsecos e extrnsecos? Existem trs vias intrnsecas que mantm a TFG independente de alteraes na presso sangunea: a regulao miognica, a retro-alimentao tubuloglomerular e o controle mesangial. O controle miognico e a retroalimentao tubuloglomerular so dois importantes meios de controle intrnseco da presso sangunea que afectam a TFG por alteraes nos vasos.

Outro mecanismo intrnseco tambm actua sobre a TFG, mas o faz atravs de modificaes no aparelho de filtrao das clulas mesangiais. Quando os vasos sanguneos incham em resposta a um aumento na presso sangunea arterial, as clulas mesangiais dos vasos sanguneos tambm se estiram. Como estas clulas controlam as dimenses do filtro, seu estiramento aumenta a permeabilidade do filtro, aumentando assim a TFG por um mecanismo que e independente dos efeitos vasculares. Um quarto mecanismo pelo qual 0 rim utiliza controles intrnsecos para alterar a presso sangunea e a natriurese pressrica. 19. Existe uma relao entre o volume de urina produzido e o tipo de resduo nitrogenado excretado pelo organismo. Qual esta relao e por que ela ocorre?

20. Compare excretoras.

os

custos

energticos

das

diferentes

estratgias

O resduo nitrogenado com menor custo a amnia. O custo da sntese de ureia depende da fonte de nitrognio que ser usada para produzir o carbamoil-fosfato. Se a glutamina a doadora do nitrognio, ento 1 mol de ureia custa 4 moles de ATP (1 mol de ATP para fazer a glutamina, 2 moles de ATP para a sntese do carbamoil-fosfato e 1 mol de ATP para a sntese de argininossuccinato). O pirofosfato produzido na sntese de argininossuccinato normalmente hidrolisado, gastando mais um fosfato de alta energia. Assim, os custos da sntese de ureia normalmente so estimados em 5 moles de ATP por mol de ureia. Em comparao com a ureia, o cido rico custa mais para ser produzido (7 ATP), mas ele tambm possui mais nitrognio (4N). Assim, o cido rico (7ATP; 1,75 ATPIN) e levemente mais econmico do que a ureia (5 ATP; 2,5 ATP/N). Entretanto, as partculas de cido rico incluem numerosas protenas; como essas protenas so perdidas na excreo, elas representam um custo indirecto do uricotelismo.

21. Como a energia utilizada no bombeamento de ons?

A principal fora utilizada no transporte de sdio e glicose entre o sangue de urina, visto que tem quase a mesma concentrao destas mesmas substncias Na+ /K+ ATPase pois pelo bombeamento do Na+ para fora da clula no lquido intersticial, as clulas do nfron criam um gradiente electroqumico favorvel que direcciona o Na+ para dentro atravs da membrana apical que pode ser utilizado tanto para a captao de Na+ como para a captao acoplada de Na + e glicose. O Na+ pode passar para dentro das clulas tubulares atravs de um canal de Na+, um trocador Na+/H+, ou por outros tipos de transportadores que acoplam a captao de molculas orgnicas e de Na+. Um destes transportadores o cotransportador Na +-glicose, o qual permite que as clulas importem a glicose do lmen. A concentrao de glicose dentro da clula cria um gradiente qumico favorvel para a sada de glicose; um transportador de glicose permite que ela atravesse at o lquido intersticial peritubular via difuso facilitada. Cada um destes processos de transporte requer energia, tanto na forma de ATP utilizado pelo transportador activo primrio (p. ex., a Na+/K+ATPase) quanta na forma de gradientes electroqumicos utilizados por transportadores activos secundrios (p. ex., o cotransportador Na+-glicose).

22. Discuta as diminuies e os aumentos reguladores de volume em relao ao potencial de membrana.

23. Em um rim normal, qual das seguintes situaes geraria um aumento na TFG? (a) Dilatao na arteriola aferente (b) Diminuio na presso hidrosttica no glomerulo (c) Aumento na presso hidrosttica na cpsula de Bowman Alnea (a) 24. Qual dos trs processos gera mais agua, a oxidao do glicognio, das protenas ou dos lipdios? O processo que gera mais gua o de oxidao do glicognio.

25. Discuta a integrao entre a respirao e os sistemas excretores no controle do equilbrio do pH.

26. Descreva o papel dos msculos e dos nervos no controle do equilibrio ionico e hdrico. As clulas de msculo liso dos vasos interpretam e respondem as alteraes na presso sangunea para manter a TFG - um tipo de regulao autcrina. Um aumento na presso sangunea arterial sistmica tenderia a aumentar a TFG se no houvesse uma alva de retro-alimentao negativa que reduz a presso sangunea dentro do glomerulo para evitar um aumento desnecessrio da TFG. Um aumento na presso sangunea aumenta o volume de sangue nos pequenos vasos sanguneos aferentes, O que estira as clulas do msculo liso na parede dos vasos 27. Discutimos as variaes nas propriedades cinticas e a localizao das enzimas na sntese de ureia. Quais processos genticos podem ser responsveis por estas alteraes durante o curso da evoluo? Mutaes na estrutura de enzimas proporcionando novas caractersticas catalticas e mutaes que mudam a sequencia de uma protena-alvo, gerando um padro diferente de localizao subcelular de enzimas.

28. Os inibidores da enzima conversora de angiotensina (inibidores da ECA) so utilizados para tratar casos de presso sangunea alta. Utilizando um fluxograma, explique como estas drogas auxiliam o tratamento da hipertenso.

29. Os rins do pssaro dos cactos (Campylorhynchus brunneicapillus) e menos eficiente em concentrar a urina do que os rins de um ratocanguru, mesmo assim o pssaro dos cactos produz menos urina. Em uma ou duas frases, explique esta aparente contradio. As aves no possuem a ala de Henle em todos os nfrons, o rato-cangur possui hormnio anti-diurtico que faz com que a maior parte da gua seja absorvida no tbulo distal. 30. Uma pessoa com cirrose heptica possui nveis de protenas plasmticas abaixo do normal (pois a produo de albumina, uma das principais protenas plasmticas, esta diminuda) e uma TFG acima do normal. Explique por que uma diminuio na

concentrao de protenas plasmticas ira aumentar a TFG.

31. A maioria dos peixes de gua doce incapaz de sobreviver na agua com altas concentraes de bicarbonato. Desenhe um esquema das brnquias de um peixe de gua doce e, utilizando este

esquema, descreva uma possvel razo fisiolgica para esta observao. Uma razo para esta adaptao seria o facto de estes peixes terem captao excessiva de ons e enorme quantidade de perda de gua.