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Organsekrete

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Wenn ein Tier ein Enzym aus einem Organ absondert, das vollständig für die gleiche Sekretion bestimmt ist, kann man das für dieses Protein kodierende Gen verwenden oder nicht, um das Protein in vitro zu erhalten. Welche Bedeutung hat das Organ für die Produktion eines bestimmten Enzyms? Nilpferd zum Beispiel setzt den Blutschweiß aus Drüsen in seiner fetten Haut frei. Kann man nur das Gen, das für den Blutschweiß kodiert, verwenden und in vitro produzieren, oder ist das Organ für seine Produktion notwendig?


Wenn der Körper einen Anstieg des Blutvolumens oder -drucks erfährt, dehnen sich die Zellen der Vorhofwand des Herzens. Als Reaktion darauf produzieren und sezernieren spezialisierte Zellen in der Wand der Vorhöfe das Peptidhormon atriales natriuretisches Peptid (ANP). ANP signalisiert den Nieren, die Natriumresorption zu reduzieren, wodurch die Wassermenge, die aus dem Urinfiltrat resorbiert wird, verringert und das Blutvolumen verringert wird. Andere Wirkungen von ANP umfassen die Hemmung der Reninsekretion und die Initiierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (RAAS) und Vasodilatation. Daher hilft ANP bei der Senkung des Blutdrucks, des Blutvolumens und des Blutnatriumspiegels.

Die endokrinen Zellen des GI-Trakts befinden sich in der Schleimhaut des Magens und des Dünndarms. Einige dieser Hormone werden als Reaktion auf das Essen einer Mahlzeit ausgeschüttet und helfen bei der Verdauung. Ein Beispiel für ein Hormon, das von den Magenzellen sezerniert wird, ist Gastrin, ein Peptidhormon, das als Reaktion auf einen ausgedehnten Magen sezerniert wird und die Freisetzung von Salzsäure stimuliert. Secretin ist ein Peptidhormon, das vom Dünndarm sezerniert wird, wenn sich saurer Speisebrei (teilweise verdaute Nahrung und Flüssigkeit) aus dem Magen bewegt. Es stimuliert die Freisetzung von Bikarbonat aus der Bauchspeicheldrüse, das den sauren Speisebrei puffert und die weitere Salzsäuresekretion durch den Magen hemmt. Cholecystokinin (CCK) ist ein weiteres Peptidhormon, das aus dem Dünndarm freigesetzt wird. Es fördert die Sekretion von Pankreasenzymen und die Freisetzung von Galle aus der Gallenblase, die beide die Verdauung erleichtern. Andere Hormone, die von den Darmzellen produziert werden, unterstützen den Glukosestoffwechsel, indem sie beispielsweise die Betazellen der Bauchspeicheldrüse zur Insulinsekretion stimulieren, die Glukagonsekretion aus den Alphazellen reduzieren oder die zelluläre Empfindlichkeit gegenüber Insulin erhöhen.


Hodenstruktur

Die Hoden sind mit Hunderten von winzigen Röhrchen gefüllt, genannt Samenkanälchen, das sind die Funktionseinheiten der Hoden. Wie in der Längsschnittzeichnung eines Hodens in Abbildung 18.3.3 gezeigt, sind die Samenkanälchen gewunden und dicht gepackt in Teilbereichen des Hodens, die Läppchen genannt werden. Läppchen sind durch Innenwände (oder Septen) voneinander getrennt.

Abb. 18.3.3 Diese Längsschnittzeichnung zeigt links einen Hoden, in der Mitte den dazugehörigen Nebenhoden und rechts den dazugehörigen Samenleiter (Ductus deferens). Die drei Strukturen sind verbunden, um einen Trakt zu schaffen, durch den Spermien wandern können.

Tunika

Die mehrschichtige Hülle jedes Hodens, Tunica genannt, schützt das Organ, sorgt für seine Blutversorgung und trennt den Hoden in Läppchen. Die Tunika besteht aus drei Schichten: Tunica vasculosa, Tunica albuginea und Tunica vaginalis. Die beiden letztgenannten Schichten sind in der obigen Zeichnung beschriftet (Abbildung 18.3.3).

  • Die tunica vasculosa ist die innerste Schicht der Tunika. Es besteht aus Bindegewebe und enthält Arterien und Venen, die Blut zum und vom Hoden transportieren.
  • Die tunica albuginea ist die mittlere Schicht der Tunika. Es ist eine dichte Schicht aus Fasergewebe, die den Hoden umhüllt. Es erstreckt sich auch in den Hoden und bildet die Septen zwischen den Läppchen.
  • Die tunica vaginalis ist die äußerste Schicht der Tunika. Es besteht eigentlich aus zwei Gewebeschichten, die durch eine dünne Flüssigkeitsschicht getrennt sind. Die Flüssigkeit reduziert die Reibung zwischen Hoden und Hodensack.

Samenkanälchen

Ein oder mehrere Samenkanälchen sind in jedem der Hunderte von Läppchen im Hoden eng gewunden. Ein einzelner Hoden enthält normalerweise insgesamt etwa 30 Meter dieser dicht gepackten Tubuli! Wie die Querschnittszeichnung eines Samenkanälchens in Abbildung 18.3.4 zeigt, enthält das Tubulus Spermien in verschiedenen Entwicklungsstadien (Spermatogonien, Spermatozyten, Spermatiden und Spermatozoen). Der Samenkanälchen ist auch mit Epithelzellen ausgekleidet, die als bezeichnet werden Sertoli-Zellen . Diese Zellen setzen ein Hormon (Inhibin) frei, das bei der Regulierung der Spermienproduktion hilft. Benachbarte Sertoli-Zellen sind eng beabstandet, so dass große Moleküle nicht aus dem Blut in die Tubuli gelangen können. Dies verhindert, dass das Immunsystem des Mannes gegen die sich entwickelnden Spermien reagiert, die sich antigenisch von seinem eigenen Gewebe unterscheiden können. Zellen eines anderen Typs, genannt Leydig-Zellen , befinden sich zwischen den Samenkanälchen. Leydig-Zellen produzieren und sezernieren Testosteron.

Abbildung 18.3.4 Eine Querschnittszeichnung eines Hodens und Samenkanälchens zeigt die Auskleidung von Sertoli-Zellen und Spermien in verschiedenen Entwicklungsstadien innerhalb des Tubulus und Leydig-Zellen, die den Tubulus umgeben.


Leber- und Gallensekretion (mit Diagramm)

Leber hat viele Funktionen. Eine davon ist die Absonderung von Galle. Die Leberzellen sezernieren pro Tag etwa 600 bis 1000 ml Galle. Die Gallensekretion ist ein kontinuierlicher Prozess. Bestimmte Substanzen werden aktiv sezerniert und bestimmte andere Substanzen werden passiv transportiert. Wassermoleküle folgen dem Stofftransportmechanismus.

Histologie der Leber:

Abbildung 5.22 zeigt die grundlegende Histologie der Leber.

Stadien der Gallensekretion:

Die Gallensekretion erfolgt in zwei Stufen:

Tritt auf der Ebene der Hepatozyten auf. Dieses anfängliche Sekret ist reich an Gallensäuren, Cholesterin, Gallenfarbstoffen und anderen organischen Stoffen. Von den Zellen werden diese Substanzen in die Gallenwege ausgeschieden. Diese Galle gelangt dann in die Gallengänge. Hier werden Natrium und Bicarbonate durch aktive Sekretion unter Einfluss des Hormons Sekretin hinzugefügt.

Die Galle, die in den Ductus hepatica gelangt ist, fließt normalerweise entlang des Ductus cysticus und wird für einige Zeit in der Gallenblase gespeichert. Während dieser Zeit verändert sich die Zusammensetzung der Galle wieder. Natrium, Bicarbonate, Chloride und Wasser werden absorbiert. Dabei kommt es zu einer etwa 10- bis 14-fachen Anreicherung der restlichen Stoffe (Sekundärsekretion - Zusammensetzungsveränderung in Gallenblase).

Zusammensetzung der Leber- und Gallenblasengalle:

Tabelle 5.1 zeigt die Zusammensetzung von Lebergalle und Gallenblasengalle.

Funktionen der Leber:

Die Hepatozyten sind für die Gallensekretion verantwortlich.

Alle Plasmaproteine ​​mit Ausnahme der Gammaglobulinfraktion werden in der Leber synthetisiert.

Viele der Vitamine, Glykogen, Eisen usw. werden in der Leber gespeichert.

Cholesterin, Gallenfarbstoffe und alkalische Phosphatase werden zusammen mit der Galle ausgeschieden.

5. Hämatopoetische Funktion:

In der fetalen Leber ist die Leber einer der Orte der Erythropoese.

6. Entgiftungsfunktion:

Mehrere Medikamente, Toxine, werden in der Leber entgiftet. Entgiftung kann Oxidation, Reduktion, Hydrolyse usw. beinhalten.

7. Inaktivierung von Hormonen:

Die meisten Hormone, insbesondere die steroidale Gruppe von Hormonen, werden in der Leber inaktiviert.

Zusammensetzung der Galle:

ich. Galle ist eine goldgelbe wässrige Lösung.

ii. Das pro Tag ausgeschiedene Volumen beträgt etwa 600-1000 ml.

Gallensalze, Gallenfarbstoffe, Cholesterin, alkalische Phosphatase usw.

Anorganische Bestandteile:

Natrium, Wasserstoffionen, Calcium, Bicarbonat usw.

Sie werden aus Gallensäuren gewonnen. Die beiden wichtigen Gallensäuren sind Cholsäure und Chenodesoxycholsäure, die in der Leber aus Cholesterin hergestellt werden. Diese Säuren werden mit Glycin oder Taurin konjugiert und bilden dann mit Natrium oder Kalium Salz. Daher sind Gallensalze nichts anderes als Natrium- oder Kaliumglycocholat oder Taurocholat.

Gallensalze gelangen zusammen mit der Galle in das Jejunum. Im Darm werden Gallensalze bakteriellen Wirkungen ausgesetzt. Dies führt zur Bildung von Lithocholsäure und Desoxycholsäure. Etwa 95 % der Gallensalze, die den Darm erreicht haben, werden über den enterohepatischen Kreislauf (Portalkreislauf) in die Leber zurückgeführt (Abb. 5.24 und 5.25).

Die Aufnahme von Gallensalzen in den entero-hepatischen Kreislauf erfolgt im terminalen Teil des Ileums und am Anfang des Dickdarms. Der enterohepatische Kreislauf wird etwa 4-8 mal täglich wiederholt. Der Gesamtpool an Gallensalzen im Körper beträgt etwa 1,6 g.

Regulierung der Gallensekretion (Abb. 5.23):

Die neuronale Beeinflussung erfolgt durch den Vagusnerv. Dieser Einfluss hat nicht viel auf die Gallensekretion.

Aus dem Zwölffingerdarm sezernierte Hormone stimulieren die Gallensekretion. Jedes Mittel, das die Gallensekretion stimuliert, wird als Choleretikum bezeichnet.

Abgesehen von Gallensalzen sind einige der anderen choleretischen Mittel:

Funktionen der Gallenblase:

ich. Es speichert Galle. Es kann etwa 30-60 ml Galle speichern.

ii. Aufnahme: Während der Lagerung werden Natrium, Chlorid, Bicarbonate und Wasser resorbiert.

iii. Durch die Aufnahme von Wasser versucht es, einen niedrigen Druck im Gallenbaum aufrechtzuerhalten, damit die Gallensekretion ein kontinuierlicher Prozess bleibt.

NS. Durch die Aufnahme von Wasser hält es ein hohes Konzentrationsverhältnis zwischen Gallensalzen und Cholesterin aufrecht. Dies verhindert die Ausfällung von Cholesterin und damit die Bildung von Gallensteinen (Abb. 5.26).

v. Durch die Kontraktion der Gallenblase wird die Galle in den Darm ausgestoßen.

Jede Substanz, die die Kontraktion der Gallenblase bewirkt und den Gallenfluss in den Darm freisetzt oder verstärkt, wird als cholagoge Substanz bezeichnet. Gallensalze, CCK-PZ, sind sehr starke Cholagogues.

Gallensäuren werden in der Leber von Hepatozyten aus Cholesterin synthetisiert. Gallensäuren sind Cholsäure und Chenodesoxycholsäure. Sie verbinden sich mit Glycin oder Taurin zu Glychochol- oder Taurocholsäure. Dieses wiederum verbindet sich mit Natrium oder Kalium zu Natrium- und Kaliumsalzen der Glychochol- oder Taurocholsäure. Die Kontraktion der Gallenblase führt zum Eintritt von Gallensalzen in den Zwölffingerdarm.

Funktionen der Galle/Gallensalze:

1. Gallensalze sind sehr starke Mittel zur Senkung der Oberflächenspannung. Dies hilft bei der Emulgierung von Fetten. Die größeren Fettmoleküle werden in kleinere zerlegt, so dass eine größere Oberfläche für die Pankreaslipase zur Verfügung steht.

2. Gallensalze mit Phospholipiden, Cholesterin, freien Fettsäuren und Monoglyceriden bilden Mizellen und helfen bei der Aufnahme von Fetten.

3. Sie helfen auch bei der Aufnahme der fettlöslichen Vitamine A, D, E und K.

4. Sie sind sehr starke choleretische Mittel. Choleretika sind solche Stoffe, die die Gallensekretion aus den Leberzellen erhöhen.

5. Sie aktivieren die Pankreaslipase.

6. Sie wirken auch als milde Abführmittel.

Im Dünndarm werden etwa 90 bis 95 % der Gallensalze in den Pfortaderkreislauf aufgenommen. Der Absorptionsort ist das Ileum, und der beteiligte Prozess ist ein aktiver Prozess. Der Rest gelangt in den Dickdarm, wird in sekundäre Gallensalze umgewandelt - Desoxycholsäure und Lithocholsäure.

Ein Teil davon geht im Stuhl verloren. Etwa 200 bis 600 mg des Gallensalzes gehen pro Tag mit dem Stuhl verloren. Diese Menge wird täglich von der Leber synthetisiert und dem Gallensalzpool zugeführt, so dass die Gesamtgallensalzmenge konstant gehalten wird.

Es ist ein radiologisches Verfahren zur Darstellung der Gallenblase. Bei der oralen Cholezystographie wird ein radioaktiver Farbstoff (Tetroiodphenolphathalen) oral verabreicht. Dieser Farbstoff wird von Leberzellen sezerniert. So gelangt der Farbstoff zusammen mit der Galle in die Gallenblase. In der Gallenblase wird der Farbstoff durch die Aufnahme einer gewissen Menge Wasser aus der Galle konzentriert.

Ungefähr 2-3 Stunden nach der Verabreichung des Farbstoffs können bei Röntgenaufnahmen die Einzelheiten des Durchgangs von der Leber durch die Gallenblase und den Gallengang festgestellt werden. Um die Kontraktion der Gallenblase zu erleichtern, wird in der Regel eine fetthaltige Nahrung (Käse) gegeben. Wenn die röntgendichte Substanz intravenös injiziert wird und die röntgenologische Untersuchung der Gallenblase durchgeführt wird, wird dies als Cholangiographie bezeichnet. Gallenblase kann durch Ultraschall sichtbar gemacht werden.

Die Entfernung der Gallenblase wird als Cholezystektomie bezeichnet und hat keine schädlichen Auswirkungen auf die Person.

Die Auswirkungen der Cholezystektomie sind:

1. Die Gallengänge werden vergrößert, um die Galle aufzunehmen, wenn keine Konzentrationsfunktion von Galle und Blase vorhanden ist.

2. Wenn der Schließmuskel von Oddi keinen ausreichenden Tonus hat, kann Galle in den Darm tropfen.

3. Wenn der Tonus im Oddi-Sphinkter hoch ist, führt die Ansammlung von Galle in den Gallenwegen zu einer Staudruckentwicklung und kann die Funktion der Hepatozyten beeinträchtigen.


Ursprung & Entwicklung von Goble-Zellen

Becherzellen gehen zusammen mit anderen Hauptzellen des Magen-Darm-Trakts (d multipotente Zellen (PDF) (Zellen, aus denen verschiedene Zelltypen entstehen können) im Sockel der Lieberkühner Krypta.

  • Beim Menschen treten diese im Allgemeinen während der fetalen Entwicklung des Dünndarms in der 9. bis 10. Schwangerschaftswoche auf.
  • Die Gesamtmorphologie dieser Zellen wird durch die ausgedehnte Theka erzeugt, die Zellhülle, die die Struktur bedeckt, die Muzingranula enthält, die sich unterhalb der apikalen Membran befinden.

Das männliche Fortpflanzungssystem

Das männliche Fortpflanzungssystem besteht aus den Hoden und einer Reihe von Kanälen und Drüsen. Spermien werden in den Hoden produziert und durch die Fortpflanzungswege transportiert. Zu diesen Gängen gehören der Nebenhoden, der Samenleiter, der Ejakulationsgang und die Harnröhre. Die Fortpflanzungsdrüsen produzieren Sekrete, die Teil des Samens werden, der Flüssigkeit, die aus der Harnröhre ejakuliert wird. Zu diesen Drüsen gehören die Samenbläschen, die Prostata und die Bulbourethraldrüsen.

Abbildung 1. Die Fortpflanzungsstrukturen des menschlichen Mannes werden gezeigt.

Tabelle 1 beschreibt die Hauptkomponenten des männlichen Fortpflanzungssystems.

Tabelle 1. Komponenten des männlichen Fortpflanzungssystems
Struktur Standort & Beschreibung Funktion
Bulbourethrale Drüsen (2) Erbsengroße Organe hinter der Prostata auf beiden Seiten der Harnröhre. Sekretion von gallertartiger Samenflüssigkeit, die als Präejakulat bezeichnet wird. Diese Flüssigkeit hilft, die Harnröhre zu schmieren, damit Spermatozoen passieren können, und hilft dabei, Restharn oder Fremdkörper auszuspülen. (< 1% des Samens)
Nebenhoden Eng gewundener Kanal, der direkt außerhalb jedes Hodens liegt und die efferenten Kanäle mit dem Samenleiter verbindet. Lagerung und Reifung von Spermien.
Penis Drei Schwellkörpersäulen: zwei Schwellkörper und ein Schwellkörper. Harnröhre geht durch den Penis. Männliches Fortpflanzungsorgan und auch männliches Harnorgan.
Prostatadrüse Umgibt die Harnröhre direkt unter der Harnblase und kann bei einer rektalen Untersuchung ertastet werden. Speichert und sondert eine klare, leicht alkalische Flüssigkeit ab, die bis zu einem Drittel des Samenvolumens ausmacht. Erhöhen Sie den vaginalen pH-Wert (25-30% des Samens)
Samenbläschen (2) Gewundene Struktur, die am Samenleiter nahe der Basis der Harnblase befestigt ist. Etwa 65-75% der Samenflüssigkeit des Menschen stammen aus den Samenbläschen. Enthalten Proteine, Enzyme, Fructose, Schleim, Vitamin C, Flavine, Phosphorylcholin und Prostaglandine. Hohe Fructosekonzentrationen liefern den Spermien auf ihrem Weg durch das weibliche Fortpflanzungssystem Nährstoffenergie.
Hoden Innerhalb des Hodensacks, außerhalb des Körpers. Gonaden, die Spermien und männliche Sexualhormone produzieren. Produktion von Testosteron durch Zellen von Leydig in den Hoden.
Harnröhre Verbindet die Blase mit dem äußeren Körper, etwa 20 cm lang. Röhrenförmige Struktur, die Urin aus der Blase aufnimmt und nach außerhalb des Körpers transportiert. Auch Durchgang für Sperma.
Samenleiter Muskelschläuche, die den linken und rechten Nebenhoden mit den Ejakulationsgängen verbinden, um die Spermien zu bewegen. Jede Röhre ist etwa 30 cm lang. Während der Ejakulation zieht sich der glatte Muskel in der Samenleiterwand zusammen und schiebt das Sperma nach vorne. Spermien werden vom Samenleiter in die Harnröhre übertragen und sammeln dabei Flüssigkeiten aus den akzessorischen Geschlechtsdrüsen


32.2 Die Nieren und die osmoregulatorischen Organe

In diesem Abschnitt gehen Sie den folgenden Fragen nach:

  • Wie hängt die Struktur der Nieren mit ihrer Funktion als wichtigstes osmoregulatorisches Organ in Säugetiersystemen zusammen?
  • Wie ist das Nephron die funktionelle Einheit der Niere und wie filtert es aktiv Blut und produziert Urin?
  • Welche Rolle spielen glomeruläre Filtration, tubuläre Reabsorption und tubuläre Sekretion bei der Urinbildung?

Anschluss für AP ® Kurse

Viele der Informationen in diesem Abschnitt liegen außerhalb des Anwendungsbereichs von AP ® . Obwohl der Lehrplan keine detaillierten Kenntnisse über die Struktur und Physiologie der Nieren erfordert, bietet das Erlernen, wie wir Blut filtern, um Abfallstoffe zu entfernen – und gleichzeitig lebenswichtiges Wasser und andere Substanzen zurückzuhalten – die Möglichkeit, Konzepte anzuwenden, die wir zuvor erforscht haben. Eine mangelnde Nierenfunktion kann sich nachteilig auf unsere Gesundheit auswirken.

In Abstimmung mit dem Kreislauf- und Hormonsystem erfüllt das menschliche Ausscheidungssystem mehrere Funktionen: Ausscheidung von Stoffwechselschlacken, Aufrechterhaltung des Wasser-Salz-Gleichgewichts (Osmoregulation), Aufrechterhaltung des pH-Gleichgewichts und Produktion von Hormonen. Die Organe des Systems sind die Nieren, die Harnleiter, die Harnblase und die Harnröhre. Spezialisierte Zellen der Niere, die Nephrone genannt werden (nicht zu verwechseln mit Neuronen des Nervensystems), sind eng mit Kapillaren verbunden. Die Urinbildung durch Nephrone umfasst drei Schritte: Filtration, bei der Wasser, Nährstoffe und Abfallstoffe aus dem Blut in das Nephron gelangen, Reabsorption, bei der Nährstoffe wie Glukose und das meiste Wasser wieder in das Blut und die Sekretion aufgenommen werden, bei der zusätzliche Abfallstoffe und H + werden dem Urin zugesetzt, um den homöostatischen pH-Wert aufrechtzuerhalten. Die Prozesse der Diffusion, Osmose und des aktiven Transports sorgen dafür, dass der aus dem Körper ausgeschiedene Urin hypertonisch ist und verhindert so eine Dehydration. Zum Beispiel wird Wasser durch Osmose in den Nephrontubuli wieder in die Kapillaren resorbiert, und in einem anderen Teil des Tubulus (aufsteigende Henle-Schleife) werden Na + und Cl – aktiv in die interstitielle Flüssigkeit transportiert.

Die präsentierten Informationen und die hervorgehobenen Beispiele im Abschnitt unterstützen Konzepte, die in Big Idea 4 des AP ® Biology Curriculum Framework skizziert sind. Die im Curriculum Framework aufgeführten AP ® -Lernziele bieten eine transparente Grundlage für den AP ® -Biologiekurs, eine forschungsbasierte Laborerfahrung, Unterrichtsaktivitäten und AP ® -Prüfungsfragen. Ein Lernziel verbindet erforderliche Inhalte mit einer oder mehreren der sieben wissenschaftlichen Praktiken.

Große Idee 4 Biologische Systeme interagieren miteinander, und diese Systeme und ihre Interaktionen besitzen komplexe Eigenschaften.
Beständiges Verständnis 4.A Wechselwirkungen innerhalb biologischer Systeme führen zu komplexen Eigenschaften.
Grundlegendes Wissen 4.A.4 Organismen weisen aufgrund der Wechselwirkungen zwischen ihren Bestandteilen komplexe Eigenschaften auf.
Wissenschaftliche Praxis 6.4 Der Student kann auf der Grundlage wissenschaftlicher Theorien und Modelle Behauptungen und Vorhersagen über Naturphänomene aufstellen.
Lernziel 4.9 Der/die Studierende ist in der Lage, die Auswirkungen einer Veränderung der Komponente(n) eines biologischen Systems auf die Funktionalität eines Organismus/von Organismen vorherzusagen.
Grundlegendes Wissen 4.A.4 Organismen weisen aufgrund der Wechselwirkungen zwischen ihren Bestandteilen komplexe Eigenschaften auf.
Wissenschaftliche Praxis 1.3 Der Student kann Darstellungen und Modelle von natürlichen oder vom Menschen geschaffenen Phänomenen und Systemen in der Domäne verfeinern.
Lernziel 4.10 Der Studierende ist in der Lage, Darstellungen und Modelle zu verfeinern, um Biokomplexität durch Wechselwirkungen der Bestandteile zu veranschaulichen.
Beständiges Verständnis 4.B Wettbewerb und Kooperation sind wichtige Aspekte biologischer Systeme.
Grundlegendes Wissen 4.B.2 Kooperative Interaktionen innerhalb von Organismen fördern die Effizienz bei der Nutzung von Energie und Materie.
Wissenschaftliche Praxis 1.4 Die Studierenden können anhand von Darstellungen und Modellen Situationen analysieren oder Probleme qualitativ und quantitativ lösen.
Lernziel 4.18 Der Studierende ist in der Lage, anhand von Darstellungen und Modellen zu analysieren, wie Kooperationsinteraktionen innerhalb von Organismen die Effizienz im Umgang mit Energie und Materie fördern.

Obwohl die Nieren das wichtigste osmoregulatorische Organ sind, spielen auch Haut und Lunge eine Rolle. Über die Schweißdrüsen in der Haut gehen Wasser und Elektrolyte verloren, wodurch die Hautoberfläche mit Feuchtigkeit versorgt und gekühlt wird, während die Lunge eine geringe Menge Wasser in Form von Schleimsekreten und durch Verdunstung von Wasserdampf ausscheidet.

Nieren: Das wichtigste osmoregulatorische Organ

Die Nieren, in Abbildung 32.5 dargestellt, sind zwei bohnenförmige Strukturen, die sich direkt unterhalb und posterior der Leber in der Bauchhöhle befinden. Die Nebennieren sitzen auf jeder Niere und werden auch Nebennieren genannt. Nieren filtern Blut und reinigen es. Das gesamte Blut im menschlichen Körper wird mehrmals täglich von den Nieren gefiltert. Diese Organe verbrauchen fast 25 Prozent des über die Lunge aufgenommenen Sauerstoffs, um diese Funktion zu erfüllen. Sauerstoff ermöglicht es den Nierenzellen, durch aerobe Atmung chemische Energie in Form von ATP effizient herzustellen. Das aus den Nieren austretende Filtrat heißt Urin.

Nierenstruktur

Äußerlich sind die Nieren von drei Schichten umgeben, wie in Abbildung 32.6 dargestellt. Die äußerste Schicht ist eine zähe Bindegewebsschicht namens Nierenfaszie. Die zweite Schicht heißt perirenale Fettkapsel, die hilft, die Nieren an Ort und Stelle zu verankern. Die dritte und innerste Schicht ist die Nierenkapsel. Im Inneren hat die Niere drei Regionen – eine äußere Kortex, ein Mark in der Mitte, und die Nierenbecken in der Region namens the Hilum der Niere. Das Hilum ist der konkave Teil der Bohnenform, an dem Blutgefäße und Nerven in die Niere ein- und austreten. Es ist auch der Austrittspunkt für die Harnleiter. Die Nierenrinde ist aufgrund des Vorhandenseins von Nephrone-die funktionelle Einheit der Niere. Die Medulla besteht aus mehreren pyramidenförmigen Gewebemassen, den sogenannten Nierenpyramiden. Zwischen den Pyramiden befinden sich Räume namens Nierenkolonnen durch die die Blutgefäße verlaufen. Die Spitzen der Pyramiden, Nierenpapillen genannt, zeigen zum Nierenbecken. In jeder Niere befinden sich im Durchschnitt acht Nierenpyramiden. Die Nierenpyramiden zusammen mit der angrenzenden kortikalen Region werden als bezeichnet Nierenlappen. Das Nierenbecken führt zum Harnleiter an der Außenseite der Niere. An der Innenseite der Niere verzweigt sich das Nierenbecken in zwei oder drei Erweiterungen, die als Major bezeichnet werden Kelche, die sich weiter in die kleinen Kelche verzweigen. Die Harnleiter sind urinführende Röhren, die aus der Niere austreten und in die Harnröhre münden Harnblase.

Visuelle Verbindung

  1. Medulla und Nierenkapsel
  2. Nierenfaszie, Nierenkapsel, Medulla und Kortex
  3. Nierenfaszie, Nierenkapsel, Kortex und Medulla
  4. Kortex und Medulla

Da die Niere das Blut filtert, ist ihr Netzwerk von Blutgefäßen ein wichtiger Bestandteil ihres Aufbaus und ihrer Funktion. Die Arterien, Venen und Nerven, die die Niere versorgen, treten am Nierenhilus ein und aus. Die renale Blutversorgung beginnt mit der Verzweigung der Aorta in die Nierenarterien (die jeweils nach der Region der Niere benannt sind, durch die sie gehen) und endet mit dem Austritt der Nierenvenen beitreten untere Hohlvene. Die Nierenarterien teilen sich in mehrere segmentale Arterien beim Eintritt in die Nieren. Jede segmentale Arterie teilt sich weiter in mehrere interlobäre Arterien und dringt in die Nierensäulen ein, die die Nierenlappen versorgen. Die interlobären Arterien teilen sich am Übergang von Nierenrinde und Medulla, um die bogenförmige Arterien. Die bogenförmigen „bogenförmigen“ Arterien bilden Bögen entlang der Basis der Markpyramiden. Kortikalis Strahlenarterien, wie der Name vermuten lässt, strahlen von den bogenförmigen Arterien aus. Die kortikalen Strahlenarterien verzweigen sich in zahlreiche afferente Arteriolen und treten dann in die Kapillaren ein, die die Nephrone versorgen. Venen zeichnen den Weg der Arterien nach und haben ähnliche Namen, außer dass es keine segmentalen Venen gibt.

Wie bereits erwähnt, ist die funktionelle Einheit der Niere das Nephron, das in Abbildung 32.7 dargestellt ist. Jede Niere besteht aus über einer Million Nephronen, die die Nierenrinde punktieren und ihr bei sagittalem Schnitt ein körniges Aussehen verleihen. Es gibt zwei Arten von Nephronen:kortikale Nephrone (85 Prozent), die tief in der Nierenrinde liegen, und juxtamedulläre Nephrone (15 Prozent), die in der Nierenrinde nahe dem Nierenmark liegen. Ein Nephron besteht aus drei Teilen – a Nierenkörperchen, ein Nierentubulus, und das zugehörige Kapillarnetz, das von den kortikalen Radienarterien ausgeht.

Visuelle Verbindung

  1. Der Sammelkanal mündet in den distalen gewundenen Tubulus.
  2. Die Bowman-Kapsel umgibt den Glomerulus.
  3. Die Henle-Schleife befindet sich zwischen den proximalen und distalen gewundenen Tubuli.
  4. Die Henle-Schleife mündet in den distalen gewundenen Tubulus.

Nierenkörperchen

Das Nierenkörperchen, das sich in der Nierenrinde befindet, besteht aus einem Netzwerk von Kapillaren, die als Glomerulus und die Kapsel, eine becherförmige Kammer, die sie umgibt, die als glomeruläres Or . bezeichnet wird Bowmansche Kapsel.

Nierentubulus

Der Nierentubulus ist eine lange und gewundene Struktur, die aus dem Glomerulus hervorgeht und je nach Funktion in drei Teile unterteilt werden kann. Der erste Teil heißt der proximaler gewundener Tubulus (PCT) aufgrund seiner Nähe zum Glomerulus verbleibt es in der Nierenrinde. Der zweite Teil heißt der Henle-Schleife, oder nephritische Schleife, weil sie eine Schleife bildet (mit absteigend und aufsteigende Glieder), die durch das Nierenmark geht. Der dritte Teil des Nierentubulus wird als bezeichnet distaler gewundener Tubulus (DCT) und dieser Teil ist auch auf die Nierenrinde beschränkt. Das DCT, der letzte Teil des Nephrons, verbindet und entleert seinen Inhalt in Sammelkanäle, die die Markpyramiden säumen. Die Sammelrohre sammeln den Inhalt mehrerer Nephrone und verschmelzen beim Eintritt in die Papillen des Nierenmarks.

Kapillarnetzwerk im Nephron

Das von den Nierenarterien ausgehende Kapillarnetz versorgt das Nephron mit zu filtrierendem Blut. Der Ast, der in den Glomerulus eintritt, wird als bezeichnet afferente Arteriolen. Der Ast, der den Glomerulus verlässt, wird als bezeichnet efferente Arteriolen. Innerhalb des Glomerulus wird das Kapillarnetz als glomeruläres Kapillarbett bezeichnet. Sobald die efferente Arteriole den Glomerulus verlässt, bildet sie die peritubuläres Kapillarnetz, die Teile des Nierentubulus umgibt und mit diesen interagiert. Bei kortikalen Nephronen umgibt das peritubuläre Kapillarnetz das PCT und das DCT. Bei juxtamedullären Nephronen bildet das peritubuläre Kapillarnetzwerk ein Netzwerk um die Henle-Schleife und wird als bezeichnet vasa recta.

Link zum Lernen

Besuchen Sie diese Website, um einen anderen koronalen Abschnitt der Niere zu sehen und eine Animation der Funktionsweise von Nephronen zu erkunden.

  1. Äußerlich sind die Nieren von drei Schichten umgeben. Die äußerste Schicht ist die Nierenfaszie, die zweite Schicht ist die perineale Fettkapsel und die dritte Schicht ist die Nierenkapsel. Im Inneren hat die Niere drei Schichten: eine äußere Rinde, das mittlere Mark und das innere Nierenbecken.
  2. Äußerlich sind die Nieren von drei Schichten umgeben. Die äußerste Schicht ist die Nierenfaszie, die zweite Schicht ist die perineale Fettkapsel und die dritte Schicht ist die Nierenkapsel. Im Inneren hat die Niere drei Schichten: eine äußere Medulla, die mittlere Rinde und das innere Nierenbecken.
  3. Äußerlich sind die Nieren von drei Schichten umgeben. Die äußerste Schicht ist die Nierenkapsel, die zweite Schicht ist die perineale Fettkapsel und die dritte Schicht ist die Nierenfaszie. Im Inneren hat die Niere drei Schichten: eine äußere Rinde, das mittlere Mark und das innere Nierenbecken.
  4. Äußerlich sind die Nieren von drei Schichten umgeben. Die äußerste Schicht ist die Nierenfaszie, die zweite Schicht ist die perineale Fettkapsel und die dritte Schicht ist die Nierenkapsel. Im Inneren besteht die Niere aus drei Schichten: einer äußeren Rinde, dem mittleren Hilum und dem inneren Nierenbecken.

Nierenfunktion und Physiologie

Nieren filtern Blut in einem dreistufigen Prozess. Zunächst filtern die Nephrone Blut, das durch das Kapillarnetz im Glomerulus fließt. Fast alle gelösten Stoffe, mit Ausnahme von Proteinen, werden durch einen Prozess namens . in den Glomerulus herausgefiltert glomeruläre Filtration. Zweitens wird das Filtrat in den Nierentubuli gesammelt. Die meisten der gelösten Stoffe werden im PCT durch einen Prozess namens . resorbiert tubuläre Resorption. In der Henle-Schleife tauscht das Filtrat weiterhin gelöste Stoffe und Wasser mit dem Nierenmark und dem peritubulären Kapillarnetzwerk aus. Bei diesem Schritt wird auch Wasser resorbiert. Dann werden zusätzliche gelöste Stoffe und Abfallstoffe in die Nierentubuli abgesondert während tubuläres Sekret, was im Wesentlichen der entgegengesetzte Prozess zur tubulären Reabsorption ist. Die Sammelrohre sammeln das von den Nephronen kommende Filtrat und verschmelzen in den Markpapillen. Von hier aus geben die Papillen das Filtrat, jetzt Urin genannt, in die kleinen Kelche ab, die schließlich über das Nierenbecken mit den Harnleitern verbunden sind. Dieser gesamte Vorgang ist in Abbildung 32.8 dargestellt.

Glomeruläre Filtration

Die glomeruläre Filtration filtert die meisten gelösten Stoffe aufgrund von Bluthochdruck und spezialisierten Membranen in der afferenten Arteriole heraus. Der Blutdruck im Glomerulus wird unabhängig von Faktoren aufrechterhalten, die den systemischen Blutdruck beeinflussen. Die „undichten“ Verbindungen zwischen den Endothelzellen des glomerulären Kapillarnetzwerks ermöglichen einen leichten Durchgang von gelösten Stoffen. Alle gelösten Stoffe in den glomerulären Kapillaren, mit Ausnahme von Makromolekülen wie Proteinen, passieren durch passive Diffusion. In dieser Phase des Filtrationsprozesses besteht kein Energiebedarf. Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) ist das Volumen des glomerulären Filtrats, das pro Minute von den Nieren gebildet wird. Die GFR wird durch mehrere Mechanismen reguliert und ist ein wichtiger Indikator für die Nierenfunktion.

Link zum Lernen

Um mehr über das Gefäßsystem der Nieren zu erfahren, klicken Sie sich durch diese Übersicht und die Schritte des Blutflusses.

  1. Erstens filtern die Nephrone Blut, das durch das Kapillarnetzwerk im Glomerulus fließt, das fast alle gelösten Stoffe, mit Ausnahme von Proteinen, durch glomeruläre Filtration herausfiltert. Zweitens wird das Filtrat in den Nierentubuli gesammelt. Die meisten der gelösten Stoffe werden im proximalen gewundenen Tubulus durch tubuläre Sekretion resorbiert. Drittens werden während der tubulären Reabsorption zusätzliche gelöste Stoffe und Abfallstoffe in die Tubuli der Niere sezerniert.
  2. Erstens filtern die Nephrone Blut, das durch das Kapillarnetzwerk im Glomerulus fließt, das fast alle gelösten Stoffe, mit Ausnahme von Proteinen, durch glomeruläre Filtration herausfiltert. Zweitens wird das Filtrat in den Nierentubuli gesammelt. Die meisten der gelösten Stoffe werden im proximalen gewundenen Tubulus durch tubuläre Reabsorption resorbiert. Drittens werden während der tubulären Sekretion zusätzliche gelöste Stoffe und Abfallstoffe in die Tubuli der Niere sezerniert.
  3. Erstens filtern die Nephrone Blut, das durch das Kapillarnetz im Glomerulus fließt, das fast alle gelösten Stoffe außer Harnsäure durch glomeruläre Filtration herausfiltert. Zweitens wird das Filtrat in den Nierentubuli gesammelt. Die meisten der gelösten Stoffe werden im proximalen gewundenen Tubulus durch tubuläre Reabsorption resorbiert. Drittens werden während der tubulären Sekretion zusätzliche gelöste Stoffe und Abfallstoffe in die Tubuli der Niere sezerniert.
  4. Erstens filtern die Nephrone Blut, das durch das Kapillarnetzwerk im Glomerulus fließt, das fast alle gelösten Stoffe mit Ausnahme von Proteinen durch glomeruläre Filtration herausfiltert. Zweitens wird das Filtrat in den Nierentubuli gesammelt. Die meisten der gelösten Stoffe werden im distalen gewundenen Tubulus durch tubuläre Reabsorption resorbiert. Drittens werden während der tubulären Sekretion zusätzliche gelöste Stoffe und Abfallstoffe in die Tubuli der Niere sezerniert.

Tubuläre Resorption und Sekretion

Die tubuläre Reabsorption erfolgt im PCT-Teil des Nierentubulus. Fast alle Nährstoffe werden resorbiert, und dies geschieht entweder durch passiven oder aktiven Transport. Die Rückresorption von Wasser und einigen Schlüsselelektrolyten wird reguliert und kann durch Hormone beeinflusst werden. Natrium (Na + ) ist das am häufigsten vorkommende Ion und das meiste davon wird durch aktiven Transport resorbiert und dann zu den peritubulären Kapillaren transportiert. Da Na + aktiv aus dem Tubulus transportiert wird, folgt ihm Wasser, um den osmotischen Druck auszugleichen. Aufgrund des Vorhandenseins von Aquaporinen oder Wasserkanälen im PCT wird Wasser auch unabhängig in die peritubulären Kapillaren resorbiert. Dies geschieht aufgrund des niedrigen Blutdrucks und des hohen osmotischen Drucks in den peritubulären Kapillaren. Jeder gelöste Stoff hat jedoch a Transport maximal und der Überschuss wird nicht resorbiert.

In der Henle-Schleife ändert sich die Durchlässigkeit der Membran. Das absteigende Glied ist wasserdurchlässig, nicht für gelöste Stoffe, das Gegenteil gilt für das aufsteigende Glied. Darüber hinaus dringt die Henle-Schleife in das Nierenmark ein, das von Natur aus eine hohe Salzkonzentration aufweist und dazu neigt, Wasser aus den Nierentubuli zu absorbieren und das Filtrat zu konzentrieren. Der osmotische Gradient nimmt zu, wenn er tiefer in die Medulla vordringt. Da zwei Seiten der Henle-Schleife entgegengesetzte Funktionen erfüllen, wie in Abbildung 32.9 dargestellt, wirkt sie als a Gegenstrommultiplikator. Die Vasa recta um ihn herum fungiert als Gegenstromtauscher.

Visuelle Verbindung

  1. Das Medikament ist höchstwahrscheinlich ein Oligurikum, das zur Behandlung von Bluthochdruck verwendet wird. Die Oligurie arbeitet wahrscheinlich an der Henle-Schleife und hemmt die Rückresorption von Na + und Cl – .
  2. Das Medikament ist höchstwahrscheinlich ein Diuretikum zur Behandlung von Hypotonie. Das Diuretikum wirkt vermutlich auf die Henle-Schleife und hemmt die Rückresorption von Na + und Cl – .
  3. Das Medikament ist höchstwahrscheinlich ein Oligurikum, das zur Behandlung von Hypotonie verwendet wird. Die Oligurie arbeitet wahrscheinlich an der Henle-Schleife und hemmt die Rückresorption von Na + und Cl – .
  4. Das Medikament ist höchstwahrscheinlich ein Diuretikum zur Behandlung von Bluthochdruck. Das Diuretikum wirkt vermutlich auf die Henle-Schleife und hemmt die Rückresorption von Na + und Cl – .

Bis das Filtrat das DCT erreicht, ist der größte Teil des Urins und der gelösten Stoffe resorbiert. Benötigt der Körper zusätzlichen Wasserbedarf, kann dieser an dieser Stelle vollständig resorbiert werden. Die weitere Resorption wird durch Hormone gesteuert, die in einem späteren Abschnitt besprochen werden. Die Ausscheidung von Abfallstoffen erfolgt aufgrund fehlender Rückresorption in Kombination mit tubulärer Sekretion. Unerwünschte Produkte wie Stoffwechselabfälle, Harnstoff, Harnsäure und bestimmte Medikamente werden durch die tubuläre Sekretion ausgeschieden. Der größte Teil der tubulären Sekretion findet in der DCT statt, ein Teil tritt jedoch im frühen Teil des Sammelrohrs auf. Die Nieren halten auch ein Säure-Basen-Gleichgewicht aufrecht, indem sie überschüssige H + -Ionen absondern.

Obwohl Teile der Nierentubuli als proximal und distal bezeichnet werden, sind die Tubuli im Querschnitt der Niere dicht beieinander und in Kontakt miteinander und mit dem Glomerulus. Dies ermöglicht den Austausch von chemischen Botenstoffen zwischen den verschiedenen Zelltypen. Zum Beispiel hat der aufsteigende DCT-Schenkel der Henle-Schleife Massen von Zellen, die als bezeichnet werden Makula densa, die mit Zellen der afferenten Arteriolen in Kontakt stehen, genannt juxtaglomeruläre Zellen. Zusammen bilden die Makula densa und die juxtaglomerulären Zellen den juxtaglomerulären Komplex (JGC). Das JGC ist eine endokrine Struktur, die das Enzym Renin und das Hormon Erythropoietin sezerniert. Wenn Hormone die Macula densa-Zellen im DCT aufgrund von Schwankungen des Blutvolumens, des Blutdrucks oder des Elektrolythaushalts auslösen, können diese Zellen das Problem sofort an die Kapillaren in den afferenten und efferenten Arteriolen übermitteln, die sich verengen oder entspannen können, um die glomerulären . zu verändern Filtrationsrate der Nieren.

Karriereverbindung

Nephrologe

Ein Nephrologe untersucht und befasst sich mit Erkrankungen der Nieren – sowohl solchen, die Nierenversagen (wie Diabetes) verursachen, als auch Erkrankungen, die durch Nierenerkrankungen (wie Bluthochdruck) hervorgerufen werden. Blutdruck, Blutvolumen und Veränderungen des Elektrolythaushalts fallen in den Zuständigkeitsbereich eines Nephrologen.

Nephrologen arbeiten in der Regel mit anderen Ärzten zusammen, die Patienten an sie überweisen oder sich mit ihnen über spezifische Diagnosen und Behandlungspläne beraten. Patienten werden normalerweise wegen Symptomen wie Blut oder Protein im Urin, sehr hohem Blutdruck, Nierensteinen oder Nierenversagen an einen Nephrologen überwiesen.

Die Nephrologie ist ein Teilgebiet der Inneren Medizin. Um Nephrologe zu werden, folgt auf das Medizinstudium eine Zusatzausbildung zum Facharzt für Innere Medizin. Weitere zwei oder mehr Jahre werden gezielt mit Nierenerkrankungen und deren Begleiterscheinungen auf den Körper untersucht.

Wissenschaftliche Praxisanbindung für AP®-Kurse

Denk darüber nach

Welche besonderen Anpassungen haben Organe des Ausscheidungssystems für die Ausscheidung von Abfällen? Schleifendiuretika sind Medikamente, die manchmal zur Behandlung von Hypertonie (Bluthochdruck) eingesetzt werden. Diese Medikamente hemmen die Rückresorption von Na + und Cl – -Ionen durch den aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife im Nephron. Ein Nebeneffekt ist, dass sie das Wasserlassen erhöhen. Warum denkst du, ist dies der Fall?

Lehrerunterstützung

Frage 1 ist eine Anwendung von AP ® Lernziel 4.18 und Wissenschaftspraxis 1.4, weil die Schüler beschreiben, wie die Organe des Ausscheidungssystems zusammenarbeiten, um für die Osmoregulation und die Beseitigung von Stoffwechselschlacken zu sorgen. Frage 2 ist eine Anwendung von AP ® Lernziel 4.9 und Wissenschaftspraxis 6.4, weil die Schüler eine Vorhersage darüber treffen, wie sich eine Veränderung der Physiologie des Nephrons auf die Gesamtphysiologie des Körpers auswirken kann.


Die Hypophyse hängt vom Hypophysenstiel an der Basis des Gehirns und ist von Knochen umgeben. Es besteht aus einem hormonproduzierenden Drüsenteil des Hypophysenvorderlappens und einem neuralen Teil des Hypophysenhinterlappens, der eine Verlängerung des Hypothalamus ist. Der Hypothalamus reguliert die Hormonproduktion des Hypophysenvorderlappens und produziert zwei Hormone, die er zur Speicherung und späteren Freisetzung in den Hypophysenhinterlappen exportiert.

Vier der sechs Hormone des Hypophysenvorderlappens sind tropische Hormone, die die Funktion anderer endokriner Organe regulieren. Die meisten Hormone des Hypophysenvorderlappens weisen einen täglichen Freisetzungsrhythmus auf, der durch Stimuli, die den Hypothalamus beeinflussen, verändert wird.

Somatotropes Hormon oder Wachstumshormon (GH) ist ein anaboles Hormon, das das Wachstum aller Körpergewebe, insbesondere der Skelettmuskulatur und des Knochens, stimuliert. Es kann direkt oder indirekt über insulinähnliche Wachstumsfaktoren (IGFs) wirken. GH mobilisiert Fette, stimuliert die Proteinsynthese und hemmt die Glukoseaufnahme und den Stoffwechsel. Die Sekretion wird durch das Wachstumshormon-freisetzende Hormon (GHRH) und das Wachstumshormon-inhibierende Hormon (GHIH) oder Somatostatin reguliert. Hypersekretion verursacht Gigantismus bei Kindern und Akromegalie bei Erwachsenen Hyposekretion bei Kindern verursacht Hypophysen-Zwergwuchs.

Schilddrüsenstimulierendes Hormon fördert die normale Entwicklung und Aktivität der Schilddrüse. Thyrotropin-Releasing-Hormon stimuliert seine Freisetzung negative Rückkopplung von Schilddrüsenhormon hemmt es.

Das adrenokortikotrope Hormon stimuliert die Nebennierenrinde, Kortikosteroide freizusetzen. Die Freisetzung von adrenocorticotropem Hormon wird durch das Corticotropin-Releasing-Hormon ausgelöst und durch steigende Glukokortikoidspiegel gehemmt.

Die Gonadotropine – follikelstimulierendes Hormon und luteinisierendes Hormon – regulieren die Funktionen der Gonaden bei beiden Geschlechtern. Follikelstimulierendes Hormon stimuliert die Produktion von Geschlechtszellen Luteinisierendes Hormon stimuliert die Produktion von Gonadenhormonen. Der Gonadotropinspiegel steigt als Reaktion auf das Gonadotropin-Releasing-Hormon. Eine negative Rückkopplung von Gonadenhormonen hemmt die Gonadotropinfreisetzung.

Prolaktin fördert die Milchproduktion bei Frauen. Seine Sekretion wird durch das Prolaktin-freisetzende Hormon ausgelöst und durch das Prolaktin-hemmende Hormon gehemmt.

Der Zwischenlappen der Hypophyse sezerniert nur ein Enzym, das Melanozyten-stimulierendes Hormon ist. Es ist mit der Bildung des schwarzen Pigments in unserer Haut namens Melanin verbunden.

Die Neurohypophyse speichert und setzt zwei hypothalamische Hormone frei:

    stimuliert starke Uteruskontraktionen, die Wehen und Geburt eines Säuglings auslösen, sowie den Milchauswurf bei stillenden Frauen. Seine Freisetzung wird reflexartig durch den Hypothalamus vermittelt und stellt einen positiven Rückkopplungsmechanismus dar. stimuliert die Nierentubuli, Wasser zu resorbieren und zu speichern, was zu kleinen Mengen hochkonzentrierten Urins und einer verringerten Plasmaosmolalität führt. Antidiuretisches Hormon wird als Reaktion auf hohe Konzentrationen gelöster Stoffe im Blut freigesetzt und durch niedrige Konzentrationen gelöster Stoffe im Blut gehemmt. Hyposecretion results in diabetes insipidus.

The thyroid gland is located in the front of the neck, in front of the thyroid cartilage, and is shaped like a butterfly, with two wings connected by a central isthmus. Thyroid tissue consists of follicles with a stored protein called colloid, containing[thyroglobulin], a precursor to other thyroid hormones, which are manufactured within the colloid.

The thyroid hormones increase the rate of cellular metabolism, and include thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3). Secretion is stimulated by the thyroid-stimulating hormone, secreted by the anterior pituitary. When thyroid levels are high, there is negative feedback that decreases the amount of Thyroid-stimulating hormone secreted. Most T4 is converted to T3 (a more active form) in the target tissues.

Calcitonin, produced by the parafollicular cells of the thyroid gland in response to rising blood calcium levels, depression blood calcium levels by inhibiting bone matrix resorption and enhancing calcium deposit in bones. Excessive secretion cause hyperthyroidism and deficiency cause hypothyroidism.

The parathyroid glands, of which there are 4–6, are found on the back of the thyroid glands, and secrete parathyroid hormone, [1] This causes an increase in blood calcium levels by targeting bone, the intestine, and the kidneys. The parathyroid hormone is the antagonist of calcitonin. Parathyroid hormone release is triggered by falling blood calcium levels and is inhibited by rising blood calcium levels.

The adrenal glands are located above the kidneys in humans and in front of the kidneys in other animals. The adrenal glands produce a variety of hormones including adrenaline and the steroids aldosterone cortisol and Dehydroepiandrosterone sulfate (DHEA). [2] Adrenaline increases blood pressure, heart rate, and metabolism in reaction to stress, the aldosterone controls the body’s salt and water balance , the cortisol plays a role in stress response and the dehydroepiandrosterone sulfate (DHEA) produces aids in production of body odor and growth of body hair during puberty.

The pancreas, located in the abdomen, below and behind the stomach, is both an exocrine and an endocrine gland. The alpha and beta cells are the endocrine cells in the pancreatic islets that release insulin and glucagon and smaller amounts of other hormones into the blood. Insulin and glucagon influence blood sugar levels. Glucagon is released when the blood glucose level is low and stimulates the liver to release glucose into the blood. Insulin increases the rate of glucose uptake and metabolism by most body cells.

Somatostatin is released by delta cells and acts as an inhibitor of GH, insulin, and glucagon.

The ovaries of the female, located in the pelvic cavity, release two main hormones. Secretion of estrogens by the ovarian follicles begins at puberty under the influence of follicle-stimulating hormone. Estrogens stimulate the maturation of the female reproductive system and the development of secondary sexual characteristics. Progesterone is released in response to high blood levels of luteinizing hormone. It works with estrogens in establishing the menstrual cycle.

The testes of the male begin to produce testosterone at puberty in response to luteinizing hormone. Testosterone promotes maturation of the male reproductive organs, development of secondary sex characteristics such as increased muscle and bone mass, and the growth of body hair.

The pineal gland is located in the diencephalon of the brain. It primarily releases melatonin, which influences daily rhythms and may have an antigonadotropic effect in humans. [ Zitat benötigt ] It may also influence the melanotropes and melanocytes located in the skin. [ Zitat benötigt ]

Many body organs not normally considered endocrine organs contain isolated cell clusters that secrete hormones. Examples include the heart (atrial natriuretic peptide) gastrointestinal tract organs (gastrin, secretin, and others) the placenta (hormones of pregnancy—estrogen, progesterone, and others) the kidneys (erythropoietin and renin) the thymus skin (cholecalciferol) and adipose tissue (leptin and resistin).

Endocrine glands derive from all three germ layers. [ Zitat benötigt ]

The natural decrease in function of the female's ovaries during late middle age results in menopause. The efficiency of all endocrine glands seems to decrease gradually as ageing occurs. This leads to a generalized increase in the incidence of diabetes mellitus and a lower metabolic rate.

Hormones Edit

Local chemical messengers, not generally considered part of the endocrine system, include autocrines, which act on the cells that secrete them, and paracrines, which act on a different cell type nearby.

The ability of a target cell to respond to a hormone depends on the presence of receptors, within the cell or on its plasma membrane, to which the hormone can bind.

Hormone receptors are dynamic structures. Changes in the number and sensitivity of hormone receptors may occur in response to high or low levels of stimulating hormones.

Blood levels of hormones reflect a balance between secretion and degradation/excretion. The liver and kidneys are the major organs that degrade hormones breakdown products are excreted in urine and faeces.

Hormone half-life and duration of activity are limited and vary from hormone to hormone.

Interaction of hormones at target cells Permissiveness is the situation in which a hormone cannot exert its full effects without the presence of another hormone.

Synergism occurs when two or more hormones produce the same effects in a target cell and their results are amplified.

Antagonism occurs when a hormone opposes or reverses the effect of another hormone.

Control Edit

The endocrine glands belong to the body's control system. The hormones which they produce help to regulate the functions of cells and tissues throughout the body. Endocrine organs are activated to release their hormones by humoral, neural, or hormonal stimuli. Negative feedback is important in regulating hormone levels in the blood.

The nervous system, acting through hypothalamic controls, can in certain cases override or modulate hormonal effects.

Disease Edit

Endocrine disease is characterized by irregulated hormone release (a productive pituitary adenoma), inappropriate response to signalling (hypothyroidism), lack of a gland (diabetes mellitus type 1, diminished erythropoiesis in chronic kidney failure), or structural enlargement in a critical site such as the thyroid (toxic multinodular goitre). Hypofunction of endocrine glands can occur as a result of the loss of reserve, hyposecretion, agenesis, atrophy, or active destruction. Hyperfunction can occur as a result of hypersecretion, loss of suppression, hyperplastic, or neoplastic change, or hyperstimulation.

Endocrinopathies are classified as primary, secondary, or tertiary. Primary endocrine disease inhibits the action of downstream glands. Secondary endocrine disease is indicative of a problem with the pituitary gland. Tertiary endocrine disease is associated with dysfunction of the hypothalamus and its releasing hormones. [ Zitat benötigt ]

As the thyroid, and hormones have been implicated in signaling distant tissues to proliferate, for example, the estrogen receptor has been shown to be involved in certain breast cancers. Endocrine, paracrine, and autocrine signaling have all been implicated in proliferation, one of the required steps of oncogenesis. [5]

Other common diseases that result from endocrine dysfunction include Addison's disease, Cushing's disease and Grave's disease. Cushing's disease and Addison's disease are pathologies involving the dysfunction of the adrenal gland. Dysfunction in the adrenal gland could be due to primary or secondary factors and can result in hypercortisolism or hypocortisolism. Cushing's disease is characterized by the hypersecretion of the adrenocorticotropic hormone due to a pituitary adenoma that ultimately causes endogenous hypercortisolism by stimulating the adrenal glands. [6] Some clinical signs of Cushing's disease include obesity, moon face, and hirsutism. [7] Addison's disease is an endocrine disease that results from hypocortisolism caused by adrenal gland insufficiency. Adrenal insufficiency is significant because it is correlated with decreased ability to maintain blood pressure and blood sugar, a defect that can prove to be fatal. [8]

Graves' disease involves the hyperactivity of the thyroid gland which produces the T3 and T4 hormones. [7] Graves' disease effects range from excess sweating, fatigue, heat intolerance and high blood pressure to swelling of the eyes that causes redness, puffiness and in rare cases reduced or double vision. [ Zitat benötigt ]

Graves' disease is the most common cause of hyperthyroidism hyposecretion causes cretinism in infants and myxoedema in adults.

Hyperparathyroidism results in hypercalcemia and its effects and in extreme bone wasting. Hypoparathyroidism leads to hypocalcemia, evidenced by tetany seizure and respiratory paralysis. Hyposecretion of insulin results in diabetes mellitus cardinal signs are polyuria, polydipsia, and polyphagia.


BIO 140 - Humanbiologie I - Lehrbuch

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Chapter 44

Development of the Male and Female Reproductive Systems

  • Explain how bipotential tissues are directed to develop into male or female sex organs
  • Name the rudimentary duct systems in the embryo that are precursors to male or female internal sex organs
  • Describe the hormonal changes that bring about puberty, and the secondary sex characteristics of men and women

The development of the reproductive systems begins soon after fertilization of the egg, with primordial gonads beginning to develop approximately one month after conception. Reproductive development continues in utero, but there is little change in the reproductive system between infancy and puberty.

Development of the Sexual Organs in the Embryo and Fetus

Females are considered the &ldquofundamental&rdquo sex&mdashthat is, without much chemical prompting, all fertilized eggs would develop into females. To become a male, an individual must be exposed to the cascade of factors initiated by a single gene on the male Y chromosome. This is called the SRY (Sex-determining Region of the Ja chromosome). Because females do not have a Y chromosome, they do not have the SRY Gen. Without a functional SRY gene, an individual will be female.

In both male and female embryos, the same group of cells has the potential to develop into either the male or female gonads this tissue is considered bipotential. Die SRY gene actively recruits other genes that begin to develop the testes, and suppresses genes that are important in female development. As part of this SRY-prompted cascade, germ cells in the bipotential gonads differentiate into spermatogonia. Ohne SRY, different genes are expressed, oogonia form, and primordial follicles develop in the primitive ovary.

Soon after the formation of the testis, the Leydig cells begin to secrete testosterone. Testosterone can influence tissues that are bipotential to become male reproductive structures. For example, with exposure to testosterone, cells that could become either the glans penis or the glans clitoris form the glans penis. Without testosterone, these same cells differentiate into the clitoris.

Not all tissues in the reproductive tract are bipotential. The internal reproductive structures (for example the uterus, uterine tubes, and part of the vagina in females and the epididymis, ductus deferens, and seminal vesicles in males) form from one of two rudimentary duct systems in the embryo. For proper reproductive function in the adult, one set of these ducts must develop properly, and the other must degrade. In males, secretions from sustentacular cells trigger a degradation of the female duct, called the Müllerian duct . At the same time, testosterone secretion stimulates growth of the male tract, the Wolffian duct . Without such sustentacular cell secretion, the Müllerian duct will develop without testosterone, the Wolffian duct will degrade. Thus, the developing offspring will be female. For more information and a figure of differentiation of the gonads, seek additional content on fetal development.

A baby&rsquos gender is determined at conception, and the different genitalia of male and female fetuses develop from the same tissues in the embryo. View the video linked to below to see a comparison of the development of structures of the female and male reproductive systems in a growing fetus. Where are the testes located for most of gestational time?

Further Sexual Development Occurs at Puberty

Puberty is the stage of development at which individuals become sexually mature. Though the outcomes of puberty for boys and girls are very different, the hormonal control of the process is very similar. In addition, though the timing of these events varies between individuals, the sequence of changes that occur is predictable for male and female adolescents. As shown in Figure 1, a concerted release of hormones from the hypothalamus (GnRH), the anterior pituitary (LH and FSH), and the gonads (either testosterone or estrogen) is responsible for the maturation of the reproductive systems and the development of secondary sex characteristics , which are physical changes that serve auxiliary roles in reproduction.

The first changes begin around the age of eight or nine when the production of LH becomes detectable. The release of LH occurs primarily at night during sleep and precedes the physical changes of puberty by several years. In pre-pubertal children, the sensitivity of the negative feedback system in the hypothalamus and pituitary is very high. This means that very low concentrations of androgens or estrogens will negatively feed back onto the hypothalamus and pituitary, keeping the production of GnRH, LH, and FSH low.

As an individual approaches puberty, two changes in sensitivity occur. The first is a decrease of sensitivity in the hypothalamus and pituitary to negative feedback, meaning that it takes increasingly larger concentrations of sex steroid hormones to stop the production of LH and FSH. The second change in sensitivity is an increase in sensitivity of the gonads to the FSH and LH signals, meaning the gonads of adults are more responsive to gonadotropins than are the gonads of children. As a result of these two changes, the levels of LH and FSH slowly increase and lead to the enlargement and maturation of the gonads, which in turn leads to secretion of higher levels of sex hormones and the initiation of spermatogenesis and folliculogenesis.

In addition to age, multiple factors can affect the age of onset of puberty, including genetics, environment, and psychological stress. One of the more important influences may be nutrition historical data demonstrate the effect of better and more consistent nutrition on the age of menarche in girls in the United States, which decreased from an average age of approximately 17 years of age in 1860 to the current age of approximately 12.75 years in 1960, as it remains today. Some studies indicate a link between puberty onset and the amount of stored fat in an individual. This effect is more pronounced in girls, but has been documented in both sexes. Body fat, corresponding with secretion of the hormone leptin by adipose cells, appears to have a strong role in determining menarche. This may reflect to some extent the high metabolic costs of gestation and lactation. In girls who are lean and highly active, such as gymnasts, there is often a delay in the onset of puberty.

Figure 1: During puberty, the release of LH and FSH from the anterior pituitary stimulates the gonads to produce sex hormones in both male and female adolescents.

Signs of Puberty

Different sex steroid hormone concentrations between the sexes also contribute to the development and function of secondary sexual characteristics. Examples of secondary sexual characteristics are listed in Table 1.

Table 1: Development of the Secondary Sexual Characteristics

Männlich Weiblich
Increased larynx size and deepening of the voice Deposition of fat, predominantly in breasts and hips
Increased muscular development Breast development
Growth of facial, axillary, and pubic hair, and increased growth of body hair Broadening of the pelvis and growth of axillary and pubic hair

As a girl reaches puberty, typically the first change that is visible is the development of the breast tissue. This is followed by the growth of axillary and pubic hair. A growth spurt normally starts at approximately age 9 to 11, and may last two years or more. During this time, a girl&rsquos height can increase 3 inches a year. The next step in puberty is menarche, the start of menstruation.

In boys, the growth of the testes is typically the first physical sign of the beginning of puberty, which is followed by growth and pigmentation of the scrotum and growth of the penis. The next step is the growth of hair, including armpit, pubic, chest, and facial hair. Testosterone stimulates the growth of the larynx and thickening and lengthening of the vocal folds, which causes the voice to drop in pitch. The first fertile ejaculations typically appear at approximately 15 years of age, but this age can vary widely across individual boys. Unlike the early growth spurt observed in females, the male growth spurt occurs toward the end of puberty, at approximately age 11 to 13, and a boy&rsquos height can increase as much as 4 inches a year. In some males, pubertal development can continue through the early 20s.

Kapitelrückblick

The reproductive systems of males and females begin to develop soon after conception. A gene on the male&rsquos Y chromosome called SRY is critical in stimulating a cascade of events that simultaneously stimulate testis development and repress the development of female structures. Testosterone produced by Leydig cells in the embryonic testis stimulates the development of male sexual organs. If testosterone is not present, female sexual organs will develop.

Whereas the gonads and some other reproductive tissues are considered bipotential, the tissue that forms the internal reproductive structures stems from ducts that will develop into only male (Wolffian) or female (Müllerian) structures. To be able to reproduce as an adult, one of these systems must develop properly and the other must degrade.

Further development of the reproductive systems occurs at puberty. The initiation of the changes that occur in puberty is the result of a decrease in sensitivity to negative feedback in the hypothalamus and pituitary gland, and an increase in sensitivity of the gonads to FSH and LH stimulation. These changes lead to increases in either estrogen or testosterone, in female and male adolescents, respectively. The increase in sex steroid hormones leads to maturation of the gonads and other reproductive organs. The initiation of spermatogenesis begins in boys, and girls begin ovulating and menstruating. Increases in sex steroid hormones also lead to the development of secondary sex characteristics such as breast development in girls and facial hair and larynx growth in boys.


Structure of reproductive organs

It is located in the pelvic region of the body. It involves a pair of testes along with the accessory ducts, external genitalia, and glands. A pouch-like structure called scrotum is located outside the abdominal cavity. It helps in the maintenance of the optimal low temperatures (2-2.5 degree lower than the normal body temperature. In adults, the size of each testis is about 4 to 5 cm in length and 2 to 3 cm in width and is oval.

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