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quarta-feira, 9 de fevereiro de 2011

Mecanismos de excreção

Nas horas das refeições, geralmente, a família se reune em torno da mesa para comer. No final das refeições, restam as sobras na mesa, nos pratos, o que não será aproveitado. É evidente que os restos devem ser recolhidos em sacos e jogados fora da casa, caso contrário ela ficaria muito cheia de lixo e sem condições de continuar vivendo dentro dela.
Uma das exigências fundamentais dos seres vivos é a de se libertar dos resíduos que as células, no desevolver das suas funções vitais, com o seu metabolismo (sobretudo com aquelas reações químicas que decompoem moléculas grandes em moléculas menores, o catabolismo), produzem em continuação.
A excreção compreende ao conjunto de mecanismos fisiológicos utilizados para a remoção de substâncias inúteis ou prejudiciais ao organismo, além de promover a eliminação dos resíduos que resultam do metabolismo. A excreção é, também, responsável pela regulação da concentração dos íons e controle do volume de água no organismo. Algumas dessas substâncias , como o dióxido de carbono, estão, em estado gasoso, e podem ser eliminados através da respiração. O restante de substância , sobretudo aquelas que contém nitrôgenio e provêm da decomposição de protéina animal, requerem um tratamento e um sistema excretor especializado que varia de organismo para organismo. Na maioria dos casos, no entanto, a eliminação dos restos a base de nitrogênio segui duas vias de eliminação: sistema urinário e a pele.
Existem diversos órgãos excretores e uma diversidade morfológica, mas os princípios básicos dos processos de excreção é a ultrafi ltração e o transporte ativo. Na ultrafi ltração, as moléculas grandes, como as protéinas, ficam retidas e as pequenas, a exemplo dos aminoácidos, passam através de uma membana semipermeável. O transporte ativo é um movimento contra gradiente de solutos que requer gasto de energia. Se esse transporte for direcionado para organelas excretoras é chamada de secreção ativa e no sentido oposto, regresso ao meio interno, é a reabsorção ativa.

Excreção de nitrogênio
A eliminação de substâncias nitrogênadas é comumente defi nida como “excreção” . O sistema mais rápido e direto para eliminar substâncias nitrogênadas ( excreção do nitrogênio do metabolismo protéico) é sob a forma de amônia, uréia ou ácido úrico. As principais excretas nitrogenadas estão relacionados ao habitat normal do animal e à disponibilidade de água como mostra a. A amônia é uma substância simples, mas extremamente tóxica, que requer diluição para poder ser expulsa sem danos. Se um organismo tem uma
suficiente reserva de água, a amônia pode ser continuamente diluida e facilmente excretada. Este é o caso de alguns invertebrados aquáticos, principalmente os que vivem na água doce e excretam amônia como produto
final do metabolismo protéico.
Nos organismos com pouca disponibilidade de água, nos quais os animais terrestres convertem a amônia em uréia , que é menos tóxica, facilmente solúvel e requer uma menor quantidade de água para ser excretada. Por tal motivo em muitos casos uréia pode acumular-se no sangue e muitos animais tem orgãos especializados para remover a uréia e outros produtos de escreção do sangue.
O ácido úrico e seus sais são ligeiramente solúveis em água e é ainda menos tóxico que a uréia e prevalece nos insetos, caracóis terrestres e na maioria dos répteis e das aves.
Em relação à eliminação dos compostos nitrogênados os animais podem distinguir-se em três categorias:

Amoniotélicos – Animais que secretam principalmente amônia como produto final do metamolismo protéico;
Urotélicos – Animais que excretam principalmente úreia
Uricotélicos – São os animais que formam principalmente acido úrico.
Excreção nos invertebrados

Os organismos unicelulares usam vesículas de expulsão de água; que são os vacúolos contráteis.
Os protozoários de água doce precisam dos vacúolos contráteis para a regulação osmótica e de volume, porque a água doce é sempre hiperosmótica em relação ao meio em que eles vivem e as superfícies permeáveis tendem a inchar e eles precisam eliminar o excesso de água e repor os solutos perdidos.
Alguns protozoários, como a ameba, o sistema excretor é mais complexo graças ao qual a célula isola temporaneamente o fuido coletado e o volume é aumentado, e quando atinge um tamanho crítico, o protozoário expele o conteúdo e o tamanho dimunui, e depois começa tudo de novo, inicia um novo ciclo.
Os invertebrados marinhos primitivos como os celenterados não possuem um verdadeiro órgão excretor.
As estrelas do mar e os ouriços do mar se limitam a expelir o nitrogênio sob a forma de amônia diretamente na cavidade do corpo a espera que as correntes aquáticas a transporte.
Os protonefrídios, caracteriza os primeiros organismos pluricelulares e existem principalmente nos animais que não possuem um celoma, exemplo dos platelmintes e pseudocelomados.
Um animal pode ter um ou mais protonefrídeos, geralmente extremamente ramificados. As extremidades fechadas terminam em estruturas bulbares dilatadas, cada uma com o interior vazio, contendo um ou vários cílios longos. Se existir um único cílio, a célula é denominada solenócitos; se forem numerosos a estrutura é denominada de célula fl ama, as quais, mediante vibração dos cílios, criam uma corrente de sucção que aspira o líquido e as substâncias a serem eliminadas dos espaços intracelulares e através dos protonefrídios envia para o meio externo pelos particulares poros de saída, denominados poro do nefrídio.
Os metanefrídios, como mostra a, são estruturas excretoras dos animais celomados.
Estes órgãos especializados na excreção são formados por um tubo aberto nas extremidades e mais ou menos enrolado, dependendo do ambiente em que o animal vive. A extremidade mais interna abre na cavidade celômica através de um funil ciliado que é o nefróstoma, e a extremidade externa abre na parede do corpo por um poro excretor ou nefridióporo.
O metanefrídio funciona como um rim de filtração-reabsorção, onde o fluido inicial é formado por
ultrafiltação e modifica à medida que percorre o túbulo urinário. O fluido do celoma escoa no nefrídio através do nefróstoma e à medida que percorre as alças extremamente convolutas do ducto, sua composição é modificada.
Nos moluscos, um fl uido inicial é formado por ultrafi ltração do sangue. Com exceção das protéinas,
o fluido contém os mesmos solutos presentes no sangue. O ultrafiltrado dos moluscos não contém somente substâncias a serem excretadas, mas, também, glicose e aminoácidos, porém essas substâncias de valor são reabsorvidas.
O volume úrinario, nos moluscos, é igual ao volume filtrado, isto significa que a água não é reabsorvida em grande quantidade, porque nos ambientes marinhos os organismos tendem a ser isotônicos em água marinha; portanto, é razoável que não reabsorva água no rim. Porém, esses animais precisam excretar os produtos metabólicos para regular a sua composição iônica.
Nos crustáceos a urina é formada por filtração e reabsorção na glândula antenal. A glândula antenal ou glândula verde é o orgão renal dos crustáceos. As glândulas pareadas estão localizadas na cabeça, cada uma com uma bolsa inicial, um longo túbulo excretor espiralado e uma bexiga.
A abertura é um poro excretor que está próximo à base das antenas. Em crustáceos marinhos, a glândula antenal serve para reter potássio e cálcio e para eliminar magnésio e sulfato.
A excreção, nos insetos, é feita por túbulos de Malpighi, que estão presentes em número de dois e até várias centenas. Esses tubos desembocam na parte final do intestino, e nele é formado um fluido rico em potássio. Apesar desse fluido ser isotônico em relação ao sangue, a composição  é bastante diferente, o que contrasta com o rim dos mamíferos, onde o fluido úrinario inicial é um ultrafiltrado do plasma sanguíneo.
Através de processos secretórios e reabsortivos existem modificações do fluido dentro do túbulo de Malpighi. Após as modificações nos túbulos, o fluido passa para o intestino posterior, onde os solutos e grande parte da água são reabsorvido e o ácido úrico é precipitado. A seguinte retirada de água fica mais fácil, porque o ácido úrico que foi retirado não contribui para atividade do conteúdo retal. O que resta no reto é eliminado como úrina que se mistura às fezes. A depender do tipo de alimento que o inseto ingere, as fezes produzidas serão secas ou não. Os insetos que se alimentam de vegetais contendo muita água excretam uma úrina líquida abundante, porém os insetos que ingerem alimentos secos produzem fezes secas para não perder água.

Excreção nos Vertebrados
A ultrafiltração ocorre no corpúsculo de Malpighi devido a pressão sanguínea que impulsiona o fluido das
finas paredes dos capilares. As proteínas plasmáticas são grandes para passar
através dessas finas paredes dos capilares e, por isso, ficam retidas, mas as substâncias menores
são filtradas juntamente com a água.
Os vertebrados desenvolveram órgãos especiais para a excreção, os rins, capazes de filtrar, mas também de reabsorver os líquidos, com exceção dos peixes teleósteos, que dependem de um rim do tipo secretor. A função de reabsorver os líquidos é, particularmente, importante porque, além de consentir a recuperação da água preciosa, faz também com que o sangue seja filtrado mais de uma vez em ciclo contínuo mantendo-o sempre em presença de uma normal atividade renal, em condições de pressão e composição. Muitos compostos filtrados que são de valor não devem ser eliminados, e através da reabsorção compostos como a glicose vitaminas e aminoácidos são conservados.
Uma urina mais concentrada que os fluidos corpóreos é produzida somente por aves e mamíferos, porque os outros vertebrados produzem urina isotônica ou hipotônica em relação ao sangue. Os animais no mar não podem eliminar uma urina diluída ou isotônica, porque eles possuem órgãos acessórios para a excreção do excesso de sal, por exemplo, brânquias, glândulas retais e de sal.
Os répteis e aves produzem uma urina semi-sólida que requer uma quantidade moderada de água para a excreção, isso se deve ao fato que esses animais excretam ácido úrico ao invés de uréia.

Excreção nos peixes
Em relação ao meio, os peixes de água doce são hipertônicos e o excesso de água que penetra no organismo é eliminado como urina hipotônica . Ao contrário, são os teleósteos marinhos que são hipotônicos em relação ao meio e a taxa de produção de urina desses animais é baixa porque não produzem uma urina concentrada e o excesso de sal é excretado pelas brânquias, porque uma das principais funcões dos rins é excretar os íons divalentes, sulfato e magnésio que são encontrados na água do mar que eles bebem para compensar a perda osmótica água.
Nos elasmobrânquios a ureia é filtrada no glomérulo e reabsorvida pelos túbulos. Esses animais excretam uréia em pequena quantidade porque ela tem a função de manter o equilíbrio osmótico, por isso é um poduto de valor que é filtrada nos rins desses animais e recuperada pela reabsorção tubular ativa.

Excreção nos anfíbios
Os anfíbios produzem um grande volume de úrina muito diluída quando estão dentro da água, (esses animais vivem na água ou próximo a ela). A urina muito diluída é para retirar o excesso de água no organismo.
Nas rãs, a úreia é eliminada por um rim, através de filtração glomerular e secreção tubular, o que è vantajoso para elas porque quando esses animais estão expostos ao ar seco existe uma perda de água, redução do seu débito urinário pela diminuição da taxa de fi ltração glomerular e aumento da da reabsorção tubular de água. Todavia, a excreção de úreia pode continuar alta mesmo quando a filtração glomerular estiver totalmente encerrada. Ao contrário dos elasmobrânquios, que a uréia é fi ltrada e ativamente reabsorvida, no rim dos anfíbios grande parte da uréia fitrada é secretada através da urina.

Excreção nos répteis
O rim dos répteis produz uma urina diluída ou isotônica, porém não produz uma urina mais concentrada que o plasma sanguíneo. Uma urina diluída para os que vivem na água doce é importante para retirar o excesso de água do organismo.
Com os répteis marinhos ocorre o contrário em relação à excreção porque eles não precisam eliminar excesso de água, mas, sim, o excesso de sal, que é eliminado através das glândulas de sal.
Os répteis terrestres, que vivem lugares secos, excretam ácido úrico, o qual é pouco solúvel em água e se precipita na urina. Como resultado da precipitação do ácido úrico, a urina desses répteis é pastosa sem a utilização de muita água.
As glândulas nasais existentes em alguns répteis servem para eliminar o excesso de sódio e potássio, porém os répteis das regiões desérticas que não as possuem e nas serpentes terrestres a excreção do ácido úrico é importante para a eliminação de sal com pouca água.

Aves e mamíferos
O néfron é a unidade estrutural e funcional do rim dos mamíferos, sendo composto por um tubo mais ou menos enrolado, de paredes metabolicamente ativas e cheias de microvilosidades, tubo urinífero, associado a numerosos vasos sanguíneos, entre eles duas redes capilares – glomérulo de Malpighi e rede peritubular
No tubo urinário podem distinguir-se as zonas, onde ocorrem diversos fenômenos. O tubo propriamente dito é formado pela cápsula de Bowman, tubos contornados proximal e distal, separados pela alça de Henle.
A cápsula de Bowman é a zona inicial que se localiza na região cortical do rim. Nesta zona ocorre a
filtração, através do endotélio do capilar do glomérulo e da parede da cápsula, que impedem a passagem de células e macromoléculas.
O resultado é o filtrado glomerular, uma mistura de água, sais minerais, ureia, glicose, AA, vitaminas, etc., tudo em concentrações iguais às que tinham no plasma;
O Tubo contornado proximal está logo após cápsula de Bowman, é uma porção do tubo bastante enrolada e ainda localizada no córtex renal. As suas paredes realizam transporte ativo de sais e nutrientes (glicose, AA, Na+, Cl -, etc.) para o meio interno, o que causa a reabsorção de água por osmose, pois a pressão osmótica no tubo é baixa;
A alça de Henle é uma porção do tubo em forma de U, subdividida em zona descendente e ascendente, que mergulha na medula do rim. A porção descendente da ansa é permeável à água (que passa para os capilares peritubulares), mas pouco permeável aos sais e á ureia, pelo que há uma concentração da urina. O inverso ocorre na porção ascendente, onde o tubo é impermeável á água, mas permeável aos sais, que saem por difusão e transporte ativo, aumentando a pressão osmótica dos fluidos intersticiais da medula rena. A Alça de Henle está ausente em peixes, anfíbios e répteis, os quais produzem uma urina que não é mais concentrada que o plasma sanguíneo;
O tubo contornado distal é a zona terminal do tubo urinário, novamente bastante enrolada e de volta ao córtex renal. Aqui ocorrem importantes fenómenos de secreção, com transporte ativo, sobretudo de K+ e H+, o que mantém o pH sanguíneo adequado. Outras substâncias, como venenos e drogas, podem ser secretadas para a urina a este nível;
O tubo coletor, embora não fazendo parte do tubo urinário, é considerado importante interveniente na formação da urina. Este tubo é muito permeável à agua, impermeável aos íons e atravessa a medula (zona muito hipertônica do rim) dá-se a reabsorção de grandes quantidades de água ainda presente na urina, tornando-a muito concentrada.
Vários tubos urinários desaguam num tubo coletor, que abrirá, no bacinete, uma zona central do rim, onde partem os ureteres em direcção á bexiga. Esta abre para o exterior através da uretra.
Na parte vascular do néfron, o sangue, vindo da artéria renal, entra na cápsula de Bowman pela arteríola aferente, que se capilariza formando o glomérulo de Malpighi no interior da cápsula.
Estes capilares reúnem-se na arteríola eferente, que se irá novamente capilarizar em volta dos tubos contornados e da alça de Henle, formando a rede peritubular. Estes capilares formam vénulas que irão terminar na veia renal.
A arteríola eferente apresenta um diâmetro menor que a aferente, aumentando a pressão no interior do glomérulo e forçando uma filtração abundante. Por este motivo, o sangue flui passivamente e com baixa pressão para a rede peritubular, facilitando os fenômenos de reabsorção e secreção.
Os rins de todos os vertebrados (peixes, anfi bios, aves e mamíferos, são similares, pois funcionam sob o princípio de filtração-reabsorção, com a adição da secreção tubular. Alguns peixes teleósteos dependem inteiramente de um rim do tipo secretor.
A urina produzida pelas aves e mamíferos é hipertônica em relação ao plasma sanguíneo.
Nas aves, a concentração osmótica da urina pode chegar até duas vezes a concentração do plasmática.
Em contraste com as aves, o rim dos mamíferos produzem uma urina com uma concentração que pode chegar a 25 vezes superior à concentração do plasma.
As concentrações mais altas são produzidas pelos animais que vivem nos habitats desérticos.
A reabsorção de sódio e cloro do fluido tubular é responsável pela produção de uma urina altamente concentrada no túbulo renal. Esse mecanismo tem o seu  alto grau de desenvolvimento nos mamíferos que produzem uma urina muito concentrada, mas esse mecanismo também é encontrado nas aves em um menor grau de desenvolvimento.
O comprimento da alça de Henle está intimamente relacionado com a capacidade de concentração dos rins. A unidade funcional dos rins é o néfron, e a maioria dos mamíferos possuem dois tipos de néfrons. Os animais que produzem uma urina altamente concentrada têm néfrons com alças longas. Os que possuem néfrons com alças curtas, a exemplo dos porcos e castores, a urina têm uma concentração máxima de duas vezes a do plasma.
O local de reabsorção ativa do cloreto de sódio é no ramo ascendente da alça de Henle, especificamente no segmento grosso, onde o cloro é transportado para o interstício, seguido pelo sódio, como um contra íon. Mas, enquanto a alça de Henle ascendente é permeável ao sódio e ao cloro, solutos, a alça descedente é permeável a água. Os fluidos que circulam nos ramos ascendentes e descendentes seguem em direção contrária (fluxo contra corrente). A diferença de concentração entre os ramos ascendente e descendente deixa de ser moderada ao longo do comprimento da alça e passa a ser aditiva, efeito multiplicador, e por isso é denominado de sistema multiplicador.
Quando a bomba de cloro chega ao interstício mais concentrado, a água é retirada do ramo descendente da alça de Henle, aumentando a concentração do seu contéudo. Ao passar pela alça, o fluido tubular fica mais concentrado e mais cloro é lançado para fora da bomba. E então quanto mais a água é retirada o fluido fica mais concentrado no ramo ascendente e o efeito de bomba iônica é multiplicado.
Paralelos à alça de Henle estão os capilares conhecidos como vasa recta, os quais são permeáveis a água e solutos, porém não são permeáveis às protéinas e a pressão coloidosmódica das protéinas plasmáticas causa a retirada de água para a corrente sanguínea e o excesso de água segue para o sistema venoso.
O fluido que passa do segmento ascendente grosso para o túbulo distal tem o conteúdo de sódio removido e sua concentração é menor que no plasma. E no ducto coletor, a concentração salina é baixa porque o fluido tubular que entra é diluído, mas contém uréia.
Por causa da alta concentração osmótica do interstício, a água flui para fora do ducto coletor e a medida que a úreia fica mais concentrada ocorre também difusão.
Quando o fluido tubular passa no ductor coletor descendente entra em equilibrio com a alta concentração do interstício medular, transforma-se em urina.
No tecido da papila renal existe uma elevada concentração de uréia, porém há um acúmulo de metilaminas a uma concentração em torno da metade da concentração da uréia sobre as protéinas intracelulares.
O hormônio antidiurético (ADH) controla a permeabilidade a água e na ausência desse hormônio os ductos coletores são impermeáveis à água e então uma urina diluída é formada; na presença do ADH, os ductos coletores são permeáveis à água, a qual é removida e, então, uma urina diluída é formada.
A cloaca é a última porção do intestino das aves, onde há o acúmulo de urina e material fecal. Mesmo contendo ácido úrico precipitado, a urina das aves deve permanecer líquida nos néfrons e no ureter até chegar a cloaca na forma liquida ou semi-liquida, assim como nos répteis.

Quando o animal precisa conservar água, a urina é lberada sob a forma pastosa ou como uma pelota semi-sólida, por causa da retirada da água. A água é absorvida na cloaca de um lagarto até que a força necessária para remover mais água seja igual à pressão coloidosmótica das protéinas plasmática, terminando assim a absorção. Parece que nos lagartos a remoção passiva de água é suficiente para a produção de uma urina semi-seca na cloaca.
Muitas aves possuem glândulas nasais que excretam o excesso de sal; no caso dos lagartos que vivem em ambientes secos, os rins são utilizados para a excreção do ácido úrico e, com isso, a perda de água é mínima e eles não tem a dificuldade que os outros animais tem na excreção do sal, por não possuirem essas glândulas.
O volume total da urina depende da necessidade do animal em excretar água. Quanto mais água um animal ingere maior será o volume de urina diluída excretada; havendo falta de água no organismo, o volume de urinário diminuirá e a concentração urinária aumentará.
No caso dos seres humanos, a urina pode ser reduzida, em até 10ml por hora, se não houver disponibilidade de água para beber, porém a redução da urina não pode ser menos do que 10ml, para não se instalar a
insuficiência renal.
A quantidade de fluido filtrado é que determina o volume urinário máximo, portanto não adianta uma pessoa beber muita água para aumentar o volume urinário, porque este permanece constante após exceder o limite de 1 litro por hora.

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