Exercicis: L'aparell excretor

Anomena per ordre les estructures de l'aparell excretor per les quals passa l'orina des que es forma al ronyó fins que surt del cos, e indica quina d'elles l'emmagatzema temporalment.

En l'esquema d'una nefrona s'han retolat diverses estructures. Escriu el nom de les estructures assenyalades amb les lletres A, B i C, i explica breument què passa en cadascuna durant la formació de l'orina.

Explica quines substàncies s'eliminen principalment amb l'orina i d'on procedeixen aquestes substàncies dins del nostre organisme.

Anomena els quatre òrgans de l'aparell urinari i indica quin d'ells filtra la sang i quin expulsa l'orina a l'exterior.

Explica què és una nefrona i per què es diu que és la unitat funcional del ronyó.

La urea és una de les substàncies de rebuig que s'eliminen amb l'orina. Explica d'on procedeix aquesta substància dins del nostre organisme i per què és necessari eliminar-la.

Indica si aquestes afirmacions són verdaderes o falses i justifica la teva resposta: a) l'orina es fabrica a la bufeta; b) cada ronyó conté al voltant d'un milió de nefrones; c) la quantitat d'aigua que bevem influeix en el volum d'orina que produïm.

A més dels ronyons, altres òrgans eliminen substàncies del cos. Indica què eliminen els pulmons i què elimina la pell, i explica per què es diu que també col·laboren en l'excreció.

Descriu els dos grans processos que tenen lloc a la nefrona per fabricar l'orina (filtració i reabsorció) i explica què li passa a la sang i a les substàncies útils en cadascun d'ells.

Una persona beu poca aigua durant un dia calorós i observa que la seva orina és escassa i de color fosc. Explica, tenint en compte la funció dels ronyons, per què canvien el volum i el color de l'orina i què està intentant mantenir constant l'organisme.

Relaciona els aparells excretor i circulatori: explica per què l'excreció necessita que arribi sang contínuament als ronyons i què passaria si s'obstruís una artèria renal.

La sang entra al ronyó per l'artèria renal i en surt per la vena renal. Explica en què es diferencia la sang que en surt de la que hi ha entrat, quines substàncies s'han retirat i on han anat a parar.

En una persona sana, la glucosa que es filtra a les nefrones es reabsorbeix completament i no apareix a l'orina. Si una anàlisi detecta glucosa a l'orina d'una persona, raona què pot estar fallant i per què és un senyal d'alarma per al metge.

Els medicaments que es prenen per via oral s'acaben eliminant en gran part per l'orina. Segueix el seu recorregut des de l'intestí fins al ronyó i explica per què el prospecte indica el temps que ha de passar entre dosis.

El líquid que es filtra a l'inici de la nefrona conté aigua, sals, glucosa, aminoàcids i urea; l'orina final conté sobretot aigua, sals i urea. Compara ambdues composicions i explica quin procés de la nefrona provoca les diferències i per què convé que passi.

Després de córrer una cursa a l'estiu, l'orina és escassa i molt concentrada encara que s'hagi begut el normal. Relaciona la suor, l'aigua de la sang i el treball de les nefrones per explicar aquest canvi.

En una anàlisi de laboratori es comparen tres mostres d'una persona sana: plasma sanguini, filtrat glomerular inicial (orina primària) i orina final expulsada. Els resultats mostren:

• Glucosa: $1,0\ \text{g/L}$ en plasma, $1,0\ \text{g/L}$ en orina primària i $0,0\ \text{g/L}$ en orina final.

• Urea: $0,3\ \text{g/L}$ en plasma, $0,3\ \text{g/L}$ en orina primària i $18,0\ \text{g/L}$ en orina final.

• Volum: es produeixen $180\ \text{L}$ al dia d'orina primària, però només s'eliminen $1,5\ \text{L}$ d'orina final.

1. a) Interpreta aquestes dades explicant quins processos han tingut lloc als túbuls de la nefrona perquè la glucosa desaparegui del tot mentre la concentració d'urea es multiplica per 60.
2. b) Prediu què li passaria al volum i a la composició de l'orina si una substància tòxica anul·lés selectivament la reabsorció tubular d'aigua, i justifica el risc vital que això suposaria en poques hodes.

En una clínica es realitza l'hemodiàlisi a un pacient amb insuficiència renal connectant la seva sang a través d'una membrana semipermeable a un circuit amb líquid de diàlisi.

1. a) Justifica quina concentració d'urea ha de tenir inicialment el líquid de diàlisi (¿zero o similar a la sang del pacient?) perquè la urea es desplaci fora del cos. Prediu què passaria si per error s'introduís un líquid amb una concentració d'urea més alta que la del pacient.
2. b) Un company afirma: «La màquina de diàlisi i el ronyó d'un trasplantament fan exactament el mateix, així que pel que fa a la salut és igual estar connectat de per vida a la màquina que rebre un trasplantament». Rebat aquesta afirmació justificant dues limitacions fonamentals de la diàlisi enfront de l'activitat completa i contínua d'un ronyó sa trasplantat.

Dos atletes de $60\ \text{kg}$ realitzen una marxa de muntanya de tres hores a $28\ ^\circ\text{C}$. Tots dos suen aproximadament $1,5\ \text{L}$. L'atleta A va bevent aigua amb regularitat, mentre que l'atleta B ha oblidat la cantimplora i no ingereix líquid. En acabar, s'analitza la seva orina:

• Atleta A: emet $300\ \text{mL}$ d'orina clara i poc concentrada.

• Atleta B: amb prou feines emet $60\ \text{mL}$ d'orina molt fosca i densa.

1. a) Interpreta com han actuat les nefrones de l'atleta B per intentar mantenir el volum de sang (volèmia) constant malgrat la sudoració intensa.
2. b) Prediu què passaria amb la concentració de sals al plasma sanguini i amb la capacitat d'excretar substàncies de rebuig si l'atleta B continués caminant tres hores més sense beure. Justifica per què el ronyó no pot reduir la producció d'orina a $0\ \text{mL}$ indefinidament.

Abans de donar un ronyó al seu germà, una dona de 35 anys se sotmet a proves: els seus dos ronyons filtren conjuntament $120\ \text{mL/min}$ de plasma ($60\ \text{mL/min}$ cadascun). Sis mesos després de la cirurgia, el seu únic ronyó ha augmentat lleugerament de mida i aconsegueix una filtració de $85\ \text{mL/min}$.

1. a) Interpreta aquest resultat: com és possible que un sol ronyó aconsegueixi compensar en gran part la pèrdua de l'altre sense crear noves nefrones? Justifica què passa a escala cel·lular i funcional a les nefrones restants.
2. b) Un familiar li aconsella: «Com que el teu ronyó restant rendeix gairebé com dos, no et preocupis pel consum abusiu de sal, carn o antiinflamatoris». Rebat aquest consell justificant la vulnerabilitat de les persones monorrenes (amb un sol ronyó) i la importància de protegir la seva reserva funcional renal.

En un laboratori escolar s'afegeix $1\ \text{mg}$ de sals d'oxalat càlcic a dos vasos amb aigua a $37\ ^\circ\text{C}$ (temperatura corporal):

• Vas A: conté $50\ \text{mL}$ d'aigua.

• Vas B: conté $250\ \text{mL}$ d'aigua.

Al cap d'una estona, al vas A precipiten cristalls sòlids al fons, mentre que al vas B la dissolució roman transparent.

1. a) Aplica aquest fenomen de solubilitat al funcionament renal: prediu i justifica en quin dels dos vasos es simula la pelvis renal d'una persona que beu menys d'$1\ \text{L}$ d'aigua al dia i com es relaciona això amb la formació de còlics nefrítics (càlculs renals).
2. b) Dissenya un pla amb tres pautes diàries (nutricionals i d'hàbits) per a un pacient que ja ha expulsat un càlcul d'oxalat càlcic, justificant científicament com contribueix cadascuna a evitar la reaparició de sediments cristal·lins.

Analitza aquest esquema que descriu la relació entre hipertensió arterial i malaltia renal:

Pressió arterial alta constant $\rightarrow$ Lesió i enduriment dels capil·lars glomerulars $\rightarrow$ Caiguda del filtrat renal $\rightarrow$ Retenció d'aigua i sodi a l'organisme $\rightarrow$ Augment del volum de sang circulant $\rightarrow$ Major elevació de la pressió arterial.

1. a) Justifica per què la retenció d'aigua i sals deguda a una filtració insuficient agreuja de manera immediata la hipertensió arterial del pacient.
2. b) En una analítica de control d'un pacient hipertens de llarga durada es detecta la presència anormal de proteïnes plasmàtiques (com l'albúmina) a l'orina. Dedueix quina alteració física ha patit la paret de filtració del glomèrul a causa de la pressió continuada i explica per què aquesta troballa confirma el deteriorament del ronyó.

En Marcos, de 14 anys, entrena atletisme i ha decidit prendre batuts proteics que multipliquen per quatre la quantitat recomanada de proteïnes per a la seva edat. Al cap de dos mesos, la seva anàlisi mostra:

• Concentració d'urea en sang i orina molt per sobre dels valors de referència.

• Emissió diària d'orina de $2,8\ \text{L}$ (habitual: $1,2\ \text{--}\ 1,5\ \text{L}$), acompanyada de set constant.

1. a) Justifica l'origen d'aquest excés d'urea: explica quin procés metabòlic experimenten els aminoàcids sobrants al cos humà i per què l'organisme no pot acumular-los de reserva com fa amb els greixos o els sucres.
2. b) En Marcos comenta satisfet: «Com més orina expulso, més toxines netejo i més sans estan els meus ronyons». Rebat el seu argument explicant per què l'eliminació d'urea obliga a perdre grans volums d'aigua (diüresi osmòtica) i prediu quines conseqüències pot tenir aquesta sobrecàrrega renal prolongada.

Es registra la concentració d'urea en sang de dos pacients durant deu dies:

• Pacient 1 (ronyons sans): la concentració es manté estable al voltant de $25\ \text{mg/dL}$ tots els dies.

• Pacient 2 (malaltia renal crònica, tractat amb hemodiàlisi els dilluns, dimecres i divendres): la urea baixa a $20\ \text{mg/dL}$ després de cada sessió de quatre hores, però puja gradualment els dies intermedis, i assoleix el seu valor màxim ($90\ \text{mg/dL}$) el dilluns al matí abans de la primera sessió setmanal.

1. a) Interpreta l'evolució del pacient 2: justifica per què el cap de setmana és el moment de més risc vital i per què ha de restringir de manera estricta la ingesta de líquids i aliments rics en potassi durant aquests dies.
2. b) Compara ambdós models de filtració (continu natural enfront d'intermitent artificial) i prediu quins efectes perjudicials provoquen a les cèl·lules del cos les oscil·lacions brusques de soluts i hidratació que pateix el pacient en hemodiàlisi.

Repte del tema. Converteix-te en fisiòleg per un dia! Investigaràs a casa teva com els teus quatre aparells de nutrició col·laboren de manera sincronitzada davant d'una demanda d'energia.

1. Presa de dades personals: Mesura i anota en repòs la teva freqüència cardíaca (pulsacions per minut) i respiratòria (cicles d'inhalació/exhalació per minut). Fes $3$ minuts d'exercici moderat (com ara salts o pujar escales) i torna a mesurar-les immediatament. Anota també canvis corporals visibles (suor, set, temperatura cutània).

2. Anàlisi i integració: Elabora una taula comparativa (repòs vs. esforç) i redacta un informe breu que expliqui l'acció coordinada: com l'aparell respiratori i el circulatori augmenten l'aportació d'$O_2$ a les cèl·lules, el digestiu subministra els nutrients absorbits prèviament (com ara glucosa) i l'excretor dissipa calor i toxines mitjançant la suor.

3. Proposta de recuperació: Dissenya un refrigeri post-esforç raonat (ingesta d'hidrats, sals i volum d'aigua, per exemple $0,4\text{ L}$), justificant com ajudarà a restablir el medi intern i l'equilibri renal.

Es valorarà:

• Rigor en l'obtenció i representació tabular de les dades fisiològiques personals.

• Qualitat de l'explicació científica que connecti explícitament els quatre aparells.

• Coherència i justificació biològica del refrigeri i la rehidratació proposats.