ORGANSKI SUSTAVI

(IZLUČIVANJE, POKRETANJE)

Izv. prof. dr. sc. Reno Hrašćan

SUSTAV ZA IZLUČIVANJE

Otpadni spojevi pri razgradnji bjelančevina

Izlučivanje otpadnih spojeva

otpadni spoj sredina organizmi

amonijak

mokraćevina (urea)

mokraćna kiselina

voda

kopno

kopno

beskralježnjaci, ribe

vodozemci, sisavci

kukci, gmazovi, ptice

Sustav za izlučivanje u plošnjaka (puzavica) i kolutićavaca (gujavica)

� puzavica – pramene stanice

� gujavica – nefridiji

Sustav organa za izlučivanje mokraće u čovjeka

� mokraćni sustav: 1. bubrezi; 2. bubrežni vrčevi; 3. bubrežne nakapnice; 4.

mokraćovodi; 5 mokraćni mjehur; 6. mokraćna cijev

� bubrezi: 1. izlučivanje konačnih produkata mijene tvari u organizmu; 2.

kontroliranje koncentracije većine sastojaka u tjelesnim tekućinama

Sustav organa za izlučivanje mokraće

Sustav organa za izlučivanje mokraće

organ uloga

bubrezi

mokraćovodi

mokraćni mjehur

mokraćna cijev

stvaranje mokraće filtriranjem krvi

prijenos mokraće iz bubrega u mokraćni mjehur

skladištenje mokraće

izlučivanje mokraće iz tijela

Građa bubrega

� bubrezi su parni organi obavijeni čahurom ispod koje se nalazi kora (korteks) koja u

obliku džepova ulazi u moždinu (medula)

� nefron je osnovna morfološka i funkcionalna jedinica bubrega, svaki nefron može sam

za sebe stvarati mokraću (oba bubrega sadrže oko 2 400 000 nefrona)

� sastavni dijelovi nefrona su bubrežno (Malpighijevo) tjelešce i sekretni kanalići

� bubrežno tjelešce sastoji se od klupka arterijskih kapilara-glomerula, koje leži u

invaginiranom proširenju sekretnog kanalića-Bowmannovoj čahuri

� na sekretnom kanaliću razlikujemo dijelove: 1. početni (proksimalni) zavijeni dio koji se

nastavlja direktno na glomerul; 2. silazni i uzlazni krak Henleove petlje; 3. završni

(distalni) zavijeni dio koji se ulijeva u sabirnu cjevčicu

� u bubrežnoj kori smješteni su glomeruli sa Bowmannovim čahurama, proksimalni i

distalni dio sekretnih kanalića, te početni dijelovi sabirnih cjevčica

� unutar bubrežne moždine, u 10-15 bubrežnih piramida, smješteni su silazni i uzlazni

krakovi Henleove petlje, kao i veće sabirne cijevi

Građa bubrega

Uloga bubrega i kontrola rada bubrega

� uloga bubrega: 1. stvaranje i izlučivanje mokraće; 2. kontrola volumena

(sadržaja vode) krvi i međustanične tekućine (tjelesnih tekućina); 3.

kontrola koncentracije pojedinih iona u tjelesnim tekućinama; 4. kontrola

osmolalnosti (omjera vode i otopljenih tvari) tjelesnih tekućina; 5. kontrola

stupnja kiselosti tjelesnih tekućina

� kontrola rada bubrega: 1. antidiuretički hormon (ADH) ili vazopresin

(hipotalamus i neurohipofiza) – stimulira reapsorpciju vode te tako

kontrolira količinu vode u krvi, odnosno količinu vode koja se izlučuje iz

bubrega; 2. aldosteron (kora nadbubrežne žlijezde) – regulira reapsorpciju

iona natrija i kalija

Stvaranje mokraće u bubregu

� krv koja ulazi u glomerul kroz aferentnu (ulaznu) arteriolu filtrira se zahvaljujući

stvorenom krvnom tlaku prilikom prijelaza iz arteriola u arterijske kapilare; profiltrirana

krv napušta glomerul kroz eferentnu (izlaznu) arteriolu, dok nastali glomerularni filtrat

zaostaje u Bowmannovoj čahuri; filtrat odlazi u proksimalni kanalić (proksimalni tubul);

iz proksimalnog kanalića tekućina odlazi prvo u silazni krak, a onda u uzlazni krak

Henleove petlje; iz Henleove petlje tekućina dospjeva u distalni kanalić (distalni tubul);

konačno, tekućina ulazi u sabirne cjevčice najmanjeg lumena koje prelaze u sve šire

sabirne cijevi, a od kojih najšire prelaze u bubrežni vrč i nakapnicu; iz nakapnice izlučeni

sekret odvodi se mokraćovodom (ureter) do mokraćnog mjehura, da bi napokon bio

izlučen kroz mokraćnu cijev (uretra)

� tijekom protjecanja glomerulnog filtrata, vrši se reapsorpcija vode i otopljenih tvari u

kapilare koje oblažu sekretni kanalić (peritubularne kapilare); nereapsorbirani dio

tekućine čini mokraću (urin)

� glomerularni filtrat sadrži vodu i većinu tvari male molekulske mase

� epitelne stanice bubrežnih kanalića reapsorbiraju veliku količinu vode, glukoze,

aminokiselina, te nekih iona

Građa i uloga nefrona

dijelovi nefrona uloga

Bowmannova čahura

proksimalni kanalić

Henleova petlja

distalni kanalić

sabirne cjevčice

cijeli nefron

filtracija krvi iz glomerula u nefron

reapsorpcija vode i tvari koje su potrebne tijelu iz nefrona u krv

reapsorpcija vode iz nefrona u krv

kontrolirana reapsorpcija i sekrecija iona

kontrolirana reapsorpcija vode iz nefrona u krv

kontrolirana reapsorpcija i sekrecija vodikovih iona

prof. dr. sc. Reno Hrašćan

Građa nefrona

Stvaranje mokraće u nefronuStvaranje mokraće u nefronu

filtracija u glomerulu

(Bowmannova čahura)

tlak krvi u glomerulu (8 kPa)

uzrokuje filtraciju krvi iz

glomerula u Bowmannovu

čahuru

voda, glukoza,

aminokiseline, ioni,

mokraćevina, mokraćna

kiselina, kreatinin

selektivna reapsorpcija

(proksimalni kanalić)

difuzija i aktivni transport

tvari iz proksimalnog

kanalića u peritubularnu

kapilaru

voda, glukoza,

aminokiseline, ioni (natrija,

klora, kalija,

hidrogenkarbonata)

sekrecija u kanaliću

(distalni kanalić)

aktivni transport tvari iz

peritubularne kapilare u

distalni kanalić

mokraćna kiselina,

kreatinin, vodikovi ioni,

amonijak

reapsorpcija vode

(sabirne cjevčice)

osmoza vode zbog aktivnog

transporta iona u Henleovoj petlji i sabirnoj cijevi

ioni, voda

ekskrecija

(bubrežni vrč)izlučivanje mokraće

voda, ioni, mokraćevina,

mokraćna kiselina,

amonijak, kreatinin

Razlika između filtrata glomerula i mokraće

� pH krvi 7,4

� pH mokraće 5-7

tvar filtrat glomerula (dnevno) mokraća (dnevno)

voda

ioni natrija

ioni kalija

glukoza

mokraćevina

180 L

630 g

22 g

180 g

475 g

1,8 L

3,2 g

2,1 g

0

262 g

Sastav mokraće

tvar udio (na 1500 ml mokraće)

voda

ostale tvari

spojevi dušika

mokraćevina

kreatinin

amonijak

mokraćna kiselina

ioni

natrija

kalija

magnezija

amonijevi

kalcija

klora

sulfatni

fosfatni

95%

5%

30 g

1-2 g

1-2 g

1 g

25 g

Kontrola omjera vode i otopljenih tvari u tjelesnim tekućinama Kontrola volumena krvi

Kontrola koncentracije iona natrija u krvi

SUSTAV ZA POKRETANJE

Sustav za pokretanje tijela u kralježnjaka

� kostur je potpora tijelu, a sačinjen je od kosti; kostur štiti mozak, srce,

pluća i druge unutarnje organe; kostur omogućava pokretanje, pružajući

mišićima koji su za njih pričvršćeni čvrstu potporu

Pokretanje u kralježnjaka

(kostur)

� svi kralježnjaci imaju sličnu organizaciju kostura

Vanjski i unutrašnji kostur

� egzoskelet – člankonošci

� endoskelet – kralježnjaci

Sustav za pokretanje tijela u kralježnjaka

struktura uloga

kosti

zglobovi

ligamenti

hrskavice

tekućina

tetive

mišići

osiguravaju potporu tijela, omogućuju pokretanje tijela,

zaštićuju unutarnje organe, sudjeluju u stvaranju stanica krvi,

pohranjuju mineralne tvari i masti

spojevi između kostiju koji omogućuju njihovo pokretanje

povezuju međusobno kosti i učvršćuju zglobove

pokrivaju površine kostiju koje su u dodiru

podmazuje površine kostiju koje su u dodiru

povezuju mišiće s kostima

omogućuju pokretanje kostiju, odnosno tijela

Kosti� kosti – izgrađene od 1. koštanog tkiva, 2. koštane srži i 3. pokosnice ili periost

� 1. koštano tkivo – sastoji se od koštanih stanica i međustanične tvari

� koštane stanice – osteociti smješteni u šupljinama-lakunama

� međustanična tvar – sačinjena od organske tvari-osteoid i anorganskih soli

� osteoid – sadrži kolagena vlakna

� anorganske soli – kalcij-fosfat, kalcij-karbonat, kalcij-fluorid, magnezij-klorid

� kompaktno koštano tkivo – čvrsto i gusto; osteociti se nalaze u lakunama; građeno je od

ponavljajućih tubularnih jedinica-Haversovi sustavi; svaki sustav ima koncentrično

poredane lamele međustanične tvari oko središnjeg Haversovog kanala kroz koji se

protežu živci i krvne žile; sve lamele oko jednog Haversovog kanala čine koštanu

jedinicu ili osteon; njihovi bočni ogranci-Volkmannovi kanali protežu se prema

susjednim središnjim kanalima; Volkmannovi kanali odvode živce, krvne i limfne žile iz

pokosnice u unutrašnjost kosti

� spužvasto koštano tkivo – sastavljeno je od mreže mineraliziranih koštanih gredica-

trabekula; nema Haversovih i Volkmannovih kanala; može podnijeti visok tlak i promjene

u opterećenju

� 2. koštana srž – mekano tkivo koje ispunjava središnje prostore mnogih kostiju; uloga u

stvaranju krvnih stanica i skladištenju masti

Kosti

� 3. pokosnica – fibrozna membrana koja izvana obavija kosti; sadrži živce, krvne i limfne

žile

� uloga kosti u regulaciji razine iona kalcija u krvi – stanice koje skladište ili otpuštaju

kalcij (paratireoidni hormon – otpuštanje kalcija u krv; kalcitonin – odlaganje kalcija u

kostima)

� rast i razvoj kosti – u trećem mjesecu fetalnog života započinje proces okoštavanja;

stanice osteoklasti razaraju dijelove hrskavice; stanice osteoblasti stvaraju pojedina

središta okoštavanja, koja se postepeno spajaju i očvršćuju kost

� vrste i broj kostiju – ljudski kostur sastavljen je od oko 200 kostiju; s obzirom na oblik,

kosti se dijele na: 1. duge kosti (npr. bedrena, ramena kost); 2. kratke kosti (npr. kosti

zapešća); 3. plosnate kosti (npr. tjemena kost); 4. mješovite kosti (npr. kralješci)

� građa duge kosti: 1. srednji, istanjeni dio kosti naziva se dijafiza – izvana je obložena

pokosnicom ispod koje je kompaktno koštano tkivo; 2. zadebljali krajevi su epifize

(proksimalna i distalna) – obložene hrskavicom koje smanjuju trenje kostiju; 3. dio

između epifize i dijafize je metafiza; u šupljinama spužvaste tvari nalaze se vezivne

stanice koje sačinjavaju crvenu koštanu srž; srednji dio duge kosti šupalj je i ispunjen

masnim tkivom koje tvori žutu koštanu srž

Kosti

� veze među kostima: 1. šavovi – povezuju kosti lubanje; 2. hrskavice –

između kralješaka nalaze se hrskavični kolutovi koji ih povezuju u

jedinstvenu cjelinu, povećavajući gibljivost kralježnice; 3. zglobovi –

spojevi između kostiju koji omogućuju njihovo pokretanje; kosti su u

zglobovima povezane ligamentima; potpuno su pokretljivi oni djelovi

kostura koji su međusobno povezani zglobovima

prof. dr. sc. Reno Hrašćan

Građa duge kosti

Organizacija kostura čovjeka

� kosti glave: 1. kosti lubanje – 8 plosnatih kostiju (čeona, dvije tjemene, zatiljna, dvije

sljepoočne, klinasta, sitasta); 2. kosti lica – 14 kostiju (kost donje čeljusti, dvije kosti

gornjih čeljusti, dvije jagodične kosti, dvije nosne kosti, dvije kosti nosnih školjki, dvije

nepčane kosti, dvije suzne kosti, ralo); u čeljustima su usađena 32 zuba

� kosti trupa: 1. kralježnica – 5 nizova kralježaka (7 vratnih, 12 prsnih, 5 slabinskih, 5

krstačnih, 3-5 trtična); 2. rebra - u zglobne čašice prsnih kralježaka ulaze zglobne glavice

12 pari rebara; 3. prsna kost – rebra su s prednje strane hrskavicom spojena s prsnom

kosti; prostor koji zatvaraju rebra naziva se prsni koš

� kosti udova: 1. kosti ruku – oplećje koje sačinjavaju dva para kostiju (lopatica i ključna

kost), ramena kost, dvije podlaktične kosti (lakatna i palčana kost), zapešćajna kost,

pešćajna kost, članci prstiju; 2. kosti nogu – kukovlje s tri para kostiju (crijevna, sjedna i

preponska kost), bedrena kost, iver, dvije potkoljenične kosti (goljenična i lisna kost),

zastopalna kost, stopalna kost, članci prstiju

Kostur čovjeka

Kosti glave

Građa kralježnice

Skeletni mišići

� mišićno tkivo koje sudjeluje u građi skeletnih mišića je poprečno prugasto; skeletni

mišići vezani su za kostur i omogućuju njegovo pokretanje, a pod utjecajem su naše

volje

� struktura i organizacija skeletnog mišića: skeletni mišić građen je od specijaliziranih

stanica koje se zovu mišićna vlakna; svako mišićno vlakno obavijeno je staničnom

membranom-sarkolema, a sadrži više jezgara i specijalizirani tip citoplazme-

sarkoplazma; ona sadrži puno mitohondrija i veliki broj mišićnih vlakanaca-miofibrili,

koja teku paralelno s uzdužnom osi vlakna; oko svakog vlakanca nalazi se specijalizirani

oblik endoplazmatske mrežice-sarkoplazmatska mrežica; to je mreža cjevčica i vrećica

koja sadrži ione kalcija, a nadzire mišićnu kontrakciju ili stezanje mišića; mišićna

vlakanca građena su od dvije vrste niti-mikrofilamenati; tanje niti građene su od malih

molekula proteina aktina, a deblje od velikih molekula proteina miozina; preklapanje

debljih miozinskih i tanjih aktinskih niti vidljivo je u obliku tamnih područja, A-pruga;

područja koja sadrže samo aktinske niti tvore svijetle I-pruge; po sredini svake I-pruge

nalazi se jedna tamna linija, Z-ploča; po sredini A-pruge vidi se svjetlije područje

nazvano H-zona, koja je sastavljena samo iz miozinskih niti; u H-zoni vidljiva je nježna M-

linija; osnovna jedinica mišićne kontrakcije je sarkomera, koja predstavlja dio mišićnog

vlakna između dvije susjedne Z-ploče

Građa skeletnog mišića

Građa mišićnog

vlakna

Skeletni mišići

� s jednim se krajem aktinske niti drže za Z-ploče, dok se drugim krajem protežu na obje

strane između miozinskih niti; aktinska nit građena je od aktina, tropomiozina i

troponina; svaka molekula miozina na jednom kraju ima dugi ravni rep, a na drugom

kraju smještena je glava miozina koja strši; miozinske niti imaju puno glava koje se

povezuju s nitima aktina, što omogućuje klizanje niti tijekom mišićne kontrakcije

� molekularni mehanizam mišićne kontrakcije (mehanizam klizanja): za vrijeme relaksacije

sarkomere, vršci niti aktina potpuno preklapaju niti miozina; tijekom kontrakcije,

aktinske niti klize i uvlače se između miozinskih niti, povlačeći Z-ploče tako da se

skraćuje sarkomera; skraćuju se I-pruge, H-zone nestaju, dok se A-pruge ne mijenjaju u

dužini; glave molekula miozina imaju afinitet za specifična mjesta na aktinskoj molekuli i

tvore poprečne mostove između niti; kada se miozinska glava veže na aktivna mjesta

aktinskih niti, savije se i primjenjujući tenziju na aktinsku nit pomiče je prema središtu

sarkomere; glave miozinskih molekula zatim djeluju kao enzim ATPaza; cijepanje ATP-a

osigurava energiju za odvajanje glava miozina od aktivnih mjesta i njihov povratak u

početni položaj; slobodne se glave zatim mogu vezati za sljedeće slobodno aktivno

mjesto duž aktinske niti formirajući novi poprečni most, povlačeći dalje nit aktina prema

središtu miozinske niti

Niti aktina i miozina

Stezanje mišićnih vlakanaca

sastavnica djelovanje

niti aktina

ioni kalcija

niti miozina

adenozin trifosfat

klizanje uzduž niti miozina

omogućuje vezanje niti miozina i aktina

poprečni mostovi povlače niti aktina

energija potrebna za klizanje niti aktina uzduž niti miozina

prof. dr. sc. Reno Hrašćan

Način stezanja mišićnih vlakanacaSkeletni mišići

� proces ekscitacije i kontrakcije mišića: akcijski potencijal u motoričkom neuronu

uzrokuje otpuštanje neurotransmitera acetilkolina iz aksona u neuromuskularnu vezu; to

potakne depolarizaciju membrane mišićnog vlakna; depolarizacija izaziva pojavu

akcijskog potencijala koji ide duž membrane mišićnog vlakna; zatim akcijski potencijal

putuje u unutrašnjost mišićnog vlakna preko poprečnih cjevčica ili T-cjevčica koje

obavijaju svako pojedino mišićno vlakance i protežu se kroz čitavo mišićno vlakno; na

mjestima gdje su T-cjevčice u dodiru sa sarkoplazmatskom mrežicom, akcijski potencijal

depolarizira njihovu membranu, mijenjajući njezinu propusnost i uzrokujući otpuštanje

iona kalcija; ioni kalcija difundiraju u obližnja mišićna vlakanca gdje se vežu na troponin;

interakcija između kalcija i troponina mijenja interakciju troponina i tropomiozina,

uzrokujući promjenu oblika čitavog kompleksa troponina i tropomiozina na aktinskoj niti

te oslobađanje aktivnih mjesta aktina za vezanje miozina; zatim dolazi do stvaranja

poprečnih mostova, a savijanje miozinskih glava vuče tanke niti prema središtu

sarkomere; prolaskom akcijskog potencijala uklanja se kalcij s troponina, pa kompleks

tropomiozina i troponina blokira aktivna mjesta na aktinskoj niti; membrana

sarkoplazmatske mrežice sadrži kalcijske pumpe koje pumpaju ione kalcija iz citosola u

lumen mrežice održavajući nisku koncentraciju iona kalcija u mišićnim vlakancima

prof. dr. sc. Reno Hrašćan

Spoj živčanog i mišićnog

vlakna

Mišići

� mišićna vlakna obično se kontrahiraju u skupinama; motorički neuron zajedno s

mišićnim vlaknima koje inervira predstavlja motoričku jedinicu

� fiziološka svojstva mišića: 1. elastičnost – omogućava mišiću da se pod utjecajem neke

sile rastegne i promijeni oblik; 2. kontraktilnost – pod utjecajem nekog podražaja mišići

se stegnu i skrate za trećinu; 3. tonus – mišići se nalaze u manje ili više napetom stanju

(prirodna napetost mišića) kao rezultat trajnog utjecaja živčanog sustava; 4.

elektromotornost – električni potencijal između unutrašnjosti mišića i njegove vanjske

površine

� veze mišića s kostima – mišići su povezani s kostima u obliku čvrstih žilavih tvorevina

od vezivnog tkiva-tetiva; dio mišića gdje mu je presjek najveći nazivamo glavom mišića;

za jednu tetivu može biti vezana jedna ili više mišićnih glava; stoga razlikujemo dvoglave

(biceps), troglave (triceps) i četvoroglave (quadriceps) mišiće

� kako mišići pokreću kosti – prilikom stezanja mišića, mišić se skrati i privlači na kosti

jedno hvatište prema drugome; ovisno o načinu smještaja prema nekom zglobu, mišići

vrše različite pokrete, pa se stoga nazivaju pregibači, pružači, dizači, uvrtači, izvrtači;

mišići energiju nastalu u njima pretvaraju u pokret, služeči se kostima kao polugama

� mišići antagonisti – suprotnost u djelovanju; mišići sinergisti – mišići koji zajedničkim

stezanjem izvode neki pokret

Mišići čovjeka

Suprotnost u djelovanju mišića (antagonizam)

� stezanje dvoglavog mišića natkoljenice – privlačenje potkoljenice

� stezanje četvoroglavog mišića natkoljenice – odmicanje potkoljenice

� mišići antagonisti

Izvor energije potrebne za stezanje mišića

izvor dobivanje

kreatin fosfat

aerobno stanično disanje

anaerobno stanično disanje

brzo stvaranje adenozin trifosfata iz male količine kreatin fosfata

pohranjenog uz mišićna vlakanca

stvaranje velike količine adenozin trifosfata

razgradnjom glukoze i masnih kiselina

brzo stvaranje male količine adenozin trifosfata

razgradnjom glukoze

Usporedba mišićnih vlakana koja se sporo ili brzo stežu

specifičnost mišićna vlakna koja se

sporo stežu

mišićna vlakna koja se

brzo stežu

izvor adenozin trifosfata

brzina stezanja

mjera umora

sadržaj mioglobina

broj mitohondrija

zastupljenost sarkoplazmatske

mrežice

sadržaj glikogena

sadržaj masti

prokrvljenost

posljedica uporabe mišića

aerobno stanično disanje

mala

niska

visok

mnogo

veća

visok

visok

velika

povećanje prokrvljenosti

anaerobno stanično disanje

velika

visoka

nizak

nekoliko

manja

visok

nizak

mala

povećanje mišićne mase

Predavanje je priređeno prema:

1. Mader Sylvia S. Biology. 8th ed. McGraw-Hill, Boston, USA, 2004.

2. Bernstein Ruth, Bernstein Stephen. Biology. Wm. C. Brown Publishers, Dubuque, USA, 1996.

3. Raven Peter H, Johnson George B. Biology. 2nd ed. Mosby College Publishing, St. Louis, USA, 1989.