Biologia

Człowiek — układ wydalniczy i nerka

Kurs
Biologia50 min

Człowiek — układy narządów

Człowiek — układ wydalniczy i nerka

01

Dziedziczenie cech i analiza krzyżówek

Allele tego samego genu zajmują odpowiadające sobie loci chromosomów homologicznych. W mejozie allele rozdzielają się do gamet, co stanowi cytologiczne podłoże prawa czystości gamet.

Fenotyp zależy od genotypu i środowiska. Dominacja pełna jest tylko jednym typem relacji; występują także dominacja niepełna, kodominacja, allele wielokrotne i interakcje genów.

W analizie rodowodu należy śledzić płeć, pokolenia i sposób przekazywania cechy. Cechy sprzężone z chromosomem X częściej ujawniają się u hemizygotycznych mężczyzn, gdy allel jest recesywny.

  • Test krzyżowy: osobnik o fenotypie dominującym × homozygota recesywna.
  • Niezależna segregacja dotyczy genów niesprzężonych lub bardzo odległych.
  • Crossing-over tworzy gamety rekombinacyjne dla genów sprzężonych.
  • Układ AB0 jest przykładem alleli wielokrotnych i kodominacji Iᴬ oraz Iᴮ.

Podstawa programowa: XI.2.4a

02

Plan budowy zwierząt i przystosowania

Porównywanie zwierząt wymaga wspólnych kryteriów: symetrii, liczby listków zarodkowych, rodzaju jamy ciała, segmentacji, budowy układów narządów i sposobu rozwoju.

Narządy wymiany gazowej mają dużą powierzchnię, cienką barierę i zwykle sprawny transport gazów. Sposób wydalania azotu zależy od dostępności wody: amoniak jest toksyczny, mocznik mniej toksyczny, a kwas moczowy oszczędza wodę.

U kręgowców przejście na ląd wiązało się m.in. ze zmianami kończyn, płuc, osłon ciała, zapłodnienia i rozwoju zarodka. Błony płodowe uniezależniły rozwój owodniowców od wody środowiskowej.

  • Parzydełkowce są dwuwarstwowe i mają jamę chłonąco-trawiącą.
  • Stawonogi mają segmentowane ciało, odnóża członowane i oskórek chitynowy.
  • Szkarłupnie są wtórouste, a dorosłe zwykle wykazują symetrię promienistą.
  • Ptaki i ssaki są stałocieplne, lecz cecha powstała niezależnie w obu liniach.

Podstawa programowa: XI.2.4b

03

Nerki, osmoregulacja i homeostaza

W kłębuszku wysokie ciśnienie powoduje filtrację osocza do torebki Bowmana. Komórki i duże białka pozostają we krwi, a w moczu pierwotnym znajdują się woda i małe cząsteczki.

W kanalikach zachodzą selektywna resorpcja i sekrecja. Glukoza i aminokwasy są niemal całkowicie odzyskiwane, a pętla Henlego tworzy gradient osmotyczny rdzenia nerki umożliwiający zagęszczanie moczu.

ADH zwiększa przepuszczalność kanalika zbiorczego dla wody, a aldosteron nasila resorpcję Na⁺ i wydzielanie K⁺. Regulacja działa w pętlach sprzężenia zwrotnego i dostosowuje objętość oraz skład płynów.

  • Filtracja zależy od ciśnienia i bariery filtracyjnej.
  • Resorpcja glukozy może ulec nasyceniu przy bardzo wysokiej glikemii.
  • Mocznik uczestniczy w utrzymaniu wysokiej osmolarności rdzenia nerki.
  • Nerki regulują też pH przez wydzielanie H⁺ i gospodarkę HCO₃⁻.
Schemat: Nerki, osmoregulacja i homeostaza

Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.

kłębuszekfiltracjaresorpcjapętla HenlegoADHaldosteron

Podstawa programowa: XI.2.4c

04

Regulacja hormonalna i sprzężenia zwrotne

Hormony docierają z krwią do wielu tkanek, ale reagują tylko komórki z odpowiednim receptorem. Hormony hydrofilowe zwykle wiążą receptory błonowe i uruchamiają wtórne przekaźniki, a lipofilowe przechodzą przez błonę i regulują transkrypcję.

Podwzgórze łączy regulację nerwową i hormonalną, kontrolując przysadkę. Osie hormonalne są zwykle regulowane ujemnym sprzężeniem zwrotnym: hormon końcowego gruczołu hamuje wcześniejsze piętra osi.

Insulina obniża glikemię, zwiększając pobieranie glukozy w części tkanek i jej magazynowanie. Glukagon zwiększa glikemię, pobudzając glikogenolizę i glukoneogenezę w wątrobie.

  • ADH jest syntetyzowany w podwzgórzu i uwalniany z tylnego płata przysadki.
  • T3 i T4 zwiększają tempo metabolizmu wielu tkanek.
  • Parathormon podnosi stężenie Ca²⁺ we krwi, kalcytonina zwykle je obniża.
  • Adrenalina działa szybko przez receptory błonowe, kortyzol wolniej przez receptor wewnątrzkomórkowy.
Schemat: Regulacja hormonalna i sprzężenia zwrotne

Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.

hormonreceptorpodwzgórzeprzysadkagruczołsprzężenie zwrotne

Podstawa programowa: XI.2.4d

Najczęstsze błędy

Dominujący allel jest zawsze częstszy i korzystniejszy

Poprawnie: Dominacja opisuje fenotyp heterozygoty, a nie częstość allelu ani jego wpływ na dostosowanie.

Każda cecha występuje w proporcji 3:1

Poprawnie: Proporcja 3:1 dotyczy określonej krzyżówki monohybrydowej z dominacją pełną i równym przeżyciem genotypów.

Bardziej złożony organizm jest zawsze ewolucyjnie młodszy i lepszy

Poprawnie: Ewolucja nie tworzy drabiny postępu; współczesne grupy są przystosowane do różnych nisz.

Podobna funkcja narządów zawsze świadczy o homologii

Poprawnie: Narządy analogiczne mogą pełnić podobną funkcję, mimo niezależnego pochodzenia.

Zadania z odpowiedziami

1. Krzyżówka monohybrydowa

Dwoje heterozygot Aa ma potomstwo. Oblicz prawdopodobieństwo genotypu aa.

  1. 1.Zapisz gamety A i a każdego rodzica.
  2. 2.Utwórz cztery równoprawdopodobne połączenia.
  3. 3.Policz połączenia aa.
Odpowiedź

Jedno z czterech połączeń ma genotyp aa, więc prawdopodobieństwo wynosi 1/4 = 25%.

2. Przystosowanie ptaków do lotu

Wykaż związek budowy układu oddechowego ptaka z dużym zapotrzebowaniem energetycznym lotu.

  1. 1.Wskaż worki powietrzne i przepływ przez płuca.
  2. 2.Podkreśl ciągłość wentylacji powierzchni wymiany.
  3. 3.Połącz z intensywnym oddychaniem tlenowym.
Odpowiedź

Jednokierunkowy przepływ powietrza przez płuca i działanie worków powietrznych utrzymują wydajną wymianę także podczas wydechu, wspierając wysokie tempo metabolizmu mięśni lotu.

3. Skutek niedoboru ADH

Przewidź objętość i stężenie moczu przy niedoborze ADH.

  1. 1.Określ przepuszczalność kanalika zbiorczego dla wody.
  2. 2.Przewidź resorpcję wody.
  3. 3.Połącz z objętością i osmolarnością moczu.
Odpowiedź

Kanaliki zbiorcze słabo przepuszczają wodę, dlatego mniej wody wraca do krwi. Powstaje duża objętość rozcieńczonego moczu.

4. Ujemne sprzężenie zwrotne tarczycy

Przewidź zmianę TSH przy wysokim stężeniu T3 i T4.

  1. 1.Wskaż działanie hormonów tarczycy na podwzgórze i przysadkę.
  2. 2.Określ kierunek sprzężenia.
  3. 3.Zapisz skutek dla wydzielania TSH.
Odpowiedź

Wysokie T3 i T4 hamują podwzgórze i przysadkę, dlatego wydzielanie TSH maleje.

Podsumowanie

  • Test krzyżowy: osobnik o fenotypie dominującym × homozygota recesywna.
  • Niezależna segregacja dotyczy genów niesprzężonych lub bardzo odległych.
  • Allele tego samego genu zajmują odpowiadające sobie loci chromosomów homologicznych. W mejozie allele rozdzielają się do gamet, co stanowi cytologiczne podłoże prawa czystości gamet.
  • Parzydełkowce są dwuwarstwowe i mają jamę chłonąco-trawiącą.
  • Stawonogi mają segmentowane ciało, odnóża członowane i oskórek chitynowy.
  • Porównywanie zwierząt wymaga wspólnych kryteriów: symetrii, liczby listków zarodkowych, rodzaju jamy ciała, segmentacji, budowy układów narządów i sposobu rozwoju.
  • Filtracja zależy od ciśnienia i bariery filtracyjnej.

Słownik pojęć

Allele
Alternatywne wersje tego samego genu.
Hemizygota
Organizm mający tylko jedną kopię danego genu, np. genów chromosomu X u mężczyzny.
Rekombinacja
Powstawanie nowych układów alleli w wyniku mejozy i zapłodnienia.
Wtóroustość
Rozwój, w którym pragęba przekształca się zwykle w odbyt.
Homologia
Podobieństwo wynikające ze wspólnego pochodzenia ewolucyjnego.
Owodniowce
Kręgowce, których zarodek rozwija się z błonami płodowymi.
Filtracja kłębuszkowa
Przesączanie wody i małych substancji z krwi do torebki Bowmana.
Resorpcja
Odzyskiwanie składników z płynu kanalikowego do krwi.

Lekcja ukończona

Następna lekcja