Mục lục bài họcĐang ở d06-b1
Excretion and homeostasis
Excretion
Excretion is the removal of the waste products of metabolism, of toxic materials, and of substances in excess. It is not the same as egestion — faeces is undigested food that never entered the cells, so removing it is egestion, not excretion.
The main excretory products:
- carbon dioxide — from respiration, removed by the lungs;
- urea — removed by the kidneys in urine;
- excess water and salts — removed by the kidneys.
Where urea comes from
The body cannot store excess amino acids. In the liver, they undergo deamination: the nitrogen-containing part is removed and converted into urea, and the rest is used in respiration or converted to fat.
Urea is made in the liver and only removed by the kidney. Saying the kidney makes urea is a marked error.
How the kidney works
- Filtration — blood at high pressure is filtered. Small molecules (water, glucose, salts, urea) pass out; blood cells and large proteins are too big and stay in the blood;
- Selective reabsorption — the useful substances are taken back: all the glucose, most of the water, and the salts the body needs;
- what remains — urea, excess water and excess salts — is urine.
The word selective is doing the work. Filtration is indiscriminate; reabsorption is where the body chooses. All the glucose is normally reabsorbed, so healthy urine contains no glucose at all — which is exactly why glucose in urine is a test for diabetes.
Homeostasis and negative feedback
Homeostasis is the maintenance of a constant internal environment.
It works by negative feedback: a change away from the norm triggers a response that reverses the change. Four steps every time:
- a receptor detects the change;
- information goes to a coordinator (brain or a gland);
- an effector acts;
- the change is reversed and the receptor stops signalling.
Temperature control
Too hot:
- vasodilation — the arterioles supplying the skin capillaries widen, so more blood flows near the surface and more heat is lost by radiation;
- sweating — sweat evaporates, and evaporation takes heat energy from the skin;
- hairs lie flat.
Too cold: vasoconstriction, shivering (muscle contraction releases heat from respiration), hairs stand erect to trap an insulating layer of air.
Note carefully: the blood vessels do not move up or down. Only their diameter changes.
Blood glucose control
| glucose | hormone | from | effect |
| too high | insulin | pancreas | liver converts glucose → glycogen; cells take up more glucose |
| too low | glucagon | pancreas | liver converts glycogen → glucose |
In type 1 diabetes the pancreas does not produce enough insulin, so blood glucose rises uncontrollably; it is treated with insulin injections and a controlled diet.
Bài tiết. Bài tiết là việc loại bỏ sản phẩm thải của trao đổi chất, chất độc, và chất dư thừa. Nó khác với thải phân: phân là thức ăn không tiêu hoá được, chưa từng đi vào tế bào, nên việc thải nó là thải bã chứ không phải bài tiết.
Các sản phẩm bài tiết chính:
- cacbon đioxit — từ hô hấp, thải qua phổi;
- urê — thải qua thận trong nước tiểu;
- nước và muối dư — thải qua thận.
Urê đến từ đâu. Cơ thể không dự trữ được axit amin dư thừa. Ở gan, chúng trải qua quá trình khử amin: phần chứa nitơ bị tách ra và chuyển thành urê, phần còn lại được dùng cho hô hấp hoặc chuyển thành mỡ.
Urê được tạo ở gan và thận chỉ loại bỏ nó. Viết rằng thận tạo ra urê là lỗi bị trừ điểm.
Thận hoạt động thế nào.
- Lọc — máu ở áp suất cao được lọc. Phân tử nhỏ (nước, glucozơ, muối, urê) đi qua; tế bào máu và protein lớn quá to nên ở lại trong máu;
- Tái hấp thụ chọn lọc — các chất có ích được lấy lại: toàn bộ glucozơ, phần lớn nước, và lượng muối cơ thể cần;
- phần còn lại — urê, nước dư và muối dư — là nước tiểu.
Chữ chọn lọc mới là chữ mang ý nghĩa. Lọc thì không phân biệt gì cả; tái hấp thụ mới là lúc cơ thể lựa chọn. Toàn bộ glucozơ bình thường được tái hấp thụ, nên nước tiểu người khoẻ mạnh hoàn toàn không có glucozơ — và đó chính là lý do glucozơ trong nước tiểu là dấu hiệu của bệnh tiểu đường.
Cân bằng nội môi và phản hồi âm. Cân bằng nội môi là việc duy trì môi trường bên trong ổn định.
Nó hoạt động bằng phản hồi âm: một thay đổi lệch khỏi mức chuẩn kích hoạt một phản ứng đảo ngược chính thay đổi đó. Lần nào cũng bốn bước:
- một thụ thể phát hiện thay đổi;
- thông tin đi tới trung tâm điều khiển (não hoặc một tuyến);
- một cơ quan đáp ứng hành động;
- thay đổi bị đảo ngược và thụ thể ngừng báo hiệu.
Điều hoà nhiệt độ.
Khi quá nóng:
- giãn mạch — các tiểu động mạch cấp máu cho mao mạch dưới da mở rộng ra, nên nhiều máu chảy gần bề mặt hơn và mất nhiệt nhiều hơn qua bức xạ;
- đổ mồ hôi — mồ hôi bay hơi, và sự bay hơi lấy nhiệt từ da;
- lông nằm rạp xuống.
Khi quá lạnh: co mạch, run (cơ co làm hô hấp toả nhiệt), lông dựng lên để giữ một lớp không khí cách nhiệt.
Chú ý kỹ: mạch máu không di chuyển lên hay xuống. Chỉ đường kính của chúng thay đổi.
Điều hoà đường huyết.
- Đường huyết quá cao → tuỵ tiết insulin → gan chuyển glucozơ thành glicogen, tế bào lấy thêm glucozơ vào → đường huyết giảm;
- Đường huyết quá thấp → tuỵ tiết glucagon → gan chuyển glicogen thành glucozơ → đường huyết tăng.
Ở tiểu đường type 1, tuỵ không tiết đủ insulin nên đường huyết tăng không kiểm soát được; điều trị bằng tiêm insulin và chế độ ăn kiểm soát.
Giải thích vì sao glucozơ được lọc ra khỏi máu ở thận nhưng lại không xuất hiện trong nước tiểu của người khoẻ mạnh, và vì sao việc tìm thấy glucozơ trong nước tiểu là dấu hiệu của bệnh tiểu đường.
Bước lọc không phân biệt gì cả. Máu ở áp suất cao được ép qua màng lọc của thận. Mọi phân tử đủ nhỏ đều lọt qua — nước, muối, urê, và cả glucozơ.
Chỉ có tế bào máu và protein lớn là quá to nên ở lại trong máu.
Vậy glucozơ đúng là bị lọc ra khỏi máu, và ở giai đoạn này nó nằm trong dịch lọc.
Bước tái hấp thụ mới là lúc cơ thể lựa chọn. Ở bước tái hấp thụ chọn lọc, các chất có ích được lấy lại vào máu: toàn bộ glucozơ, phần lớn nước, và lượng muối cơ thể cần.
Chữ chọn lọc mang toàn bộ ý nghĩa của phần này. Glucozơ là nguồn năng lượng quý, nên cơ thể lấy lại hết, không sót. Urê thì bị bỏ lại vì nó là chất độc cần loại đi.
Kết quả là nước tiểu của người khoẻ mạnh hoàn toàn không chứa glucozơ.
Vì sao glucozơ trong nước tiểu báo hiệu tiểu đường. Cơ chế tái hấp thụ có một giới hạn — nó chỉ xử lý được tới một lượng glucozơ nhất định trong mỗi phút.
Ở người tiểu đường, đường huyết cao bất thường vì thiếu insulin. Lượng glucozơ bị lọc ra vượt quá khả năng tái hấp thụ, nên phần thừa tràn qua và đi vào nước tiểu.
Vậy glucozơ trong nước tiểu không phải là hỏng ở thận — thận vẫn làm đúng hết sức nó. Nó là dấu hiệu cho biết nồng độ trong máu đã vượt ngưỡng.
Đây là lý do que thử nước tiểu là cách sàng lọc tiểu đường rẻ và nhanh, dù xét nghiệm máu mới cho kết luận chắc chắn.
Mô tả hai thay đổi xảy ra ở da khi thân nhiệt tăng quá cao, và giải thích chính xác cách mỗi thay đổi làm mất nhiệt.
Thay đổi thứ nhất — giãn mạch.
Các tiểu động mạch cấp máu cho mạng mao mạch dưới da mở rộng đường kính. Nhờ đó nhiều máu chảy qua lớp mao mạch gần bề mặt da hơn.
Máu mang nhiệt từ trong cơ thể ra sát bề mặt, nơi nhiệt bức xạ ra không khí. Da vì thế đỏ lên và ấm khi trời nóng.
Cách diễn đạt sai bị trừ điểm: nói “mao mạch dâng lên gần bề mặt da”. Mạch máu không di chuyển được — chúng cố định trong mô. Chỉ đường kính của tiểu động mạch thay đổi.
Thay đổi thứ hai — đổ mồ hôi.
Tuyến mồ hôi tiết mồ hôi lên bề mặt da. Nhưng bản thân việc mồ hôi chảy ra chưa làm mát gì cả.
Sự làm mát xảy ra khi mồ hôi bay hơi. Để chuyển từ lỏng sang hơi, nước phải hấp thụ nhiệt, và nó lấy nhiệt đó từ chính bề mặt da. Da vì thế nguội đi.
Bằng chứng cho cơ chế này. Trong không khí rất ẩm, mồ hôi không bay hơi được — nó chỉ chảy thành giọt. Đó là lý do trời nóng ẩm khó chịu hơn hẳn trời nóng khô ở cùng nhiệt độ, dù cơ thể đổ mồ hôi nhiều hơn.
Bằng chứng này là thứ phân biệt học viên hiểu cơ chế với học viên thuộc lòng: nếu mồ hôi làm mát bằng chính việc chảy ra, trời ẩm phải mát hơn mới đúng.
Thay đổi thứ ba đi kèm. Lông trên da nằm rạp xuống, không giữ được lớp không khí cách nhiệt, nên nhiệt thoát đi dễ hơn.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Excretion, Homeostasis and Coordination gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.