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उत्सर्जन जानवरों के शरीर से नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट उत्पादों और अन्य मेटाबोलाइट्स को हटाना है जो आम तौर पर शरीर के भीतर ऑस्मोबिटिक सांद्रता, यानी ऑस्मोरग्यूलेशन के रखरखाव की प्रक्रिया से जुड़ा होता है।

होमियोस्टैसिस के रखरखाव के लिए उत्सर्जन और ऑस्मोरग्यूलेशन दोनों महत्वपूर्ण हैं, यानी शरीर के आंतरिक वातावरण को स्थिर रखने के लिए जो सामान्य जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।
अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड जानवरों द्वारा उत्सर्जित नाइट्रोजनी कचरे के प्रमुख रूप हैं। ये पदार्थ पशु के शरीर में या तो उपापचयी क्रियाकलापों या अन्य माध्यमों जैसे अधिक सेवन से जमा हो जाते हैं।

Excretory Products and their Elimination Class 11

Topic 1 Excretion: Major Products, Human System and Uropoiesis

Types of Nitrogenous Excretion

उत्सर्जन उत्पाद की प्रकृति के आधार पर, जानवर नाइट्रोजन उत्सर्जन की विभिन्न प्रक्रियाओं का प्रदर्शन करते हैं।

These are described as follows

(i) अमोनोटेलिज्म अमोनिया नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट का सबसे विषैला रूप है, इसके उन्मूलन के लिए बड़ी मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है। अमोनिया का उत्सर्जन करने वाले जीव अमोनोटेलिक कहलाते हैं और अमोनिया को खत्म करने की यह प्रक्रिया अमोनोटेलिज्म के रूप में जानी जाती है।

अमोनोटेलिक जानवरों के उदाहरण कई बोनी मछलियां, जलीय उभयचर और जलीय कीड़े हैं। अमोनिया, क्योंकि यह आसानी से घुलनशील है, आम तौर पर शरीर की सतहों पर या गिल सतहों (मछली में) के माध्यम से अमोनियम आयनों के रूप में प्रसार द्वारा उत्सर्जित होता है।

इसके निष्कासन में गुर्दे कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाते हैं।

(ii) यूरियोटेलिज्म यूरिया के उत्सर्जन की प्रक्रिया को यूरियोटेलिज्म कहते हैं। पशु, जो 'पानी की अधिक मात्रा में नहीं रहते हैं, शरीर में उत्पादित अमोनिया को यूरिया (यकृत में) में परिवर्तित करते हैं और रक्त में छोड़ देते हैं, जिसे गुर्दे द्वारा फ़िल्टर और उत्सर्जित किया जाता है।
यूरियोटेलिक जानवरों के उदाहरण स्तनधारी, कई स्थलीय उभयचर और समुद्री मछलियां हैं।

(iii) यूरिकोटेलिज्म यूरिक एसिड के उत्सर्जन की प्रक्रिया को यूरिकोटेलिज्म कहते हैं। यूरिक एसिड, कम से कम विषाक्त नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट होने के कारण, पशु शरीर से पानी की न्यूनतम हानि के साथ हटाया जा सकता है।
इस प्रकार, यह पेलेट या पेस्ट (अर्थात अर्ध-ठोस रूप) के रूप में उत्सर्जित होता है। आम तौर पर, रेगिस्तान में रहने वाले जानवर यूरिकोटेलिज्म का प्रदर्शन करते हैं।
यूरिकोटेलिक जानवरों के उदाहरण सरीसृप, पक्षी, भूमि घोंघे और कीड़े हैं।

Note:

कुछ जानवर दोहरा उत्सर्जन करते हैं, यानी उत्सर्जन के दो तरीके। उदाहरण के लिए, पर्याप्त पानी उपलब्ध होने पर केंचुए अमोनिया का उत्सर्जन करते हैं, जबकि यह शुष्क वातावरण में यूरिया का उत्सर्जन करते हैं।
अन्य उदाहरण फेफड़े की मछलियाँ, ज़ेनोपस, मगरमच्छ आदि हैं।

Excretory Organs

उत्सर्जन की प्रक्रिया को करने के लिए विभिन्न पशु समूहों में विभिन्न प्रकार की उत्सर्जन संरचनाएं (अंग) होती हैं। अधिकांश अकशेरुकी जीवों में, ये संरचनाएं सरल ट्यूबलर रूप होती हैं, जबकि कशेरुकियों में गुर्दे नामक जटिल ट्यूबलर अंग होते हैं।
इनमें से कुछ संरचनाओं का उल्लेख नीचे दी गई तालिका में किया गया है

Excretory Organs and Main Nitrogenous Wastes of Different Animal Croups

Excretory Products and their Elimination Class 11

Human Excretory System

मानव उत्सर्जन प्रणाली में गुर्दे की एक जोड़ी, मूत्रवाहिनी की एक जोड़ी, मूत्राशय और मूत्रमार्ग होते हैं, इनका विस्तार से वर्णन नीचे किया गया है

Human Excretory System

 

 

1. Kidneys

ये लाल भूरे, बीन के आकार की संरचनाएं हैं जो उदर गुहा की पृष्ठीय भीतरी दीवार के करीब अंतिम वक्ष और तीसरे काठ कशेरुका के स्तरों के बीच स्थित हैं। -

गुर्दे मूल रूप से मेसोडर्मल होते हैं क्योंकि वे मेसोडर्मल नेफ्रोस्टोम या मेसोमेरेस (भ्रूण स्थितियों में कार्यात्मक, सिलिअटेड संरचनाएं) से विकसित होते हैं।

Position of Kidneys

गुर्दे डायफ्राम के नीचे बाईं और दाईं ओर स्थित होते हैं। दायां गुर्दा बाएं गुर्दे से कम और छोटा होता है क्योंकि यकृत दाहिनी ओर की ज्यादा जगह लेता है।

Note:

एक वयस्क मानव के प्रत्येक गुर्दा को मापता है। लंबाई में 10-12 सेमी, चौड़ाई में 5-7 सेमी, मोटाई में 2-3 सेमी और औसत वजन 120-170 ग्राम (यानी, पुरुषों में 150 ग्राम और महिलाओं में लगभग 135 ग्राम)।

Structure of Kidney

वृक्क की संरचना का अध्ययन दो प्रमुखों के अंतर्गत किया जा सकता है, अर्थात् बाहरी और आंतरिक संरचना।

These are described below as

प्रत्येक वृक्क की बाहरी सतह उत्तल होती है और भीतरी सतह अवतल होती है, जहाँ इसमें एक पायदान होता है जिसे हिलम कहा जाता है, जिसके माध्यम से रक्त की आपूर्ति होती है, अर्थात, गुर्दे की धमनी और वृक्क शिरा, मूत्रवाहिनी के साथ गुर्दे के अंदर और बाहर जाती है। और गुर्दे की तंत्रिका आपूर्ति।

यदि हम बाहर से अंदर की ओर देखें, तो तीन परतें गुर्दे को ढकती हैं, अर्थात, वृक्क प्रावरणी (सबसे बाहरी), वसा परत और फिर वृक्क कैप्सूल (अंतरतम परत)। ये आवरण गुर्दे को बाहरी झटकों और चोटों से बचाते हैं।
एक स्तनधारी गुर्दे के LS में एक बाहरी प्रांतस्था और आंतरिक मज्जा होता है।

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गुर्दे के अंदर, मूत्रवाहिनी का विस्तार एक फ़नल के आकार की गुहा के रूप में होता है जिसे श्रोणि कहा जाता है। श्रोणि के मुक्त सिरे में कप जैसी कई गुहाएँ होती हैं जिन्हें कैलीस (सिंग, कैलेक्स) मेजर और माइनर कहा जाता है।

मेडुला कैलीस में शंक्वाकार प्रक्रियाओं के रूप में प्रोजेक्ट करता है, जिसे रीनल पिरामिड या मेडुलरी पिरामिड कहा जाता है। पिरामिड के सिरे को वृक्क पैपिला कहते हैं। कोर्टेक्स मेडुलरी पिरामिड के बीच में वृक्क स्तंभों के रूप में फैलता है जिसे बर्टिनी का स्तंभ कहा जाता है।

Microscopic Structure

प्रत्येक गुर्दा कई (लगभग एक मिलियन) जटिल ट्यूबलर संरचना से बना होता है जिसे नेफ्रॉन कहा जाता है, जो कि गुर्दे की कार्यात्मक इकाइयाँ हैं।

Structure of Nephron Uriniferous Tubule

प्रत्येक नेफ्रॉन में दो भाग होते हैं, अर्थात्, माल्पीघियन शरीर या वृक्क कोषिका और वृक्क नलिका।

i. Malpighian Body or Renal Corpuscle

बोमन कैप्सूल के साथ ग्लोमेरुलस को माल्पीघियन बॉडी या रीनल कॉर्पसकल कहा जाता है जो रक्त से बड़े विलेय को फिल्टर करता है और संशोधन के लिए छोटे विलेय को रीनल ट्यूबल में पहुंचाता है।

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Glomerulus यह अभिवाही धमनी (गुर्दे की धमनी की एक महीन शाखा) द्वारा निर्मित केशिकाओं का एक गुच्छा है।
अभिवाही धमनिका छोटी और चौड़ी होती है जो ग्लोमेरुलस को रक्त की आपूर्ति करती है, जबकि अपवाही धमनिका संकीर्ण और लंबी होती है जो ग्लोमेरुलस से रक्त को दूर ले जाती है।

Differences between Afferent Arteriole and Efferent Arteriole

Differences between Afferent Arteriole and Efferent Arteriole

ii. Bowman’s Capsule (Glomerular capsule): यह एक दोहरी दीवार वाली कप जैसी संरचना है जो ग्लोमेरुलस को घेरे रहती है। बाहरी पार्श्विका दीवार जो चपटी (स्क्वैमस) कोशिकाओं से बनी होती है और आंतरिक आंत की दीवार एक विशेष प्रकार की कम चपटी कोशिकाओं से बनी होती है, जिसे पोडोसाइट्स कहा जाता है।

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iii. Renal Tubules

ग्लोमेरुलस के ठीक नीचे, नलिका की गर्दन बहुत छोटी होती है।
प्रत्येक बोमन कैप्सूल के साथ तीन अलग-अलग क्षेत्रों के साथ एक लंबी, पतली नलिका जुड़ी होती है।

These regions are described as follows

(a) प्रॉक्सिमल कन्व्युल्टेड ट्यूब्यूल (पीसीटी) गर्दन के पीछे, यह कुछ कॉइल बनाता है और गुर्दे के कोर्टिकल क्षेत्र तक ही सीमित है।

(b) हेनले का लूप यह काफी संकरा और यू-आकार (या हेयर पिन-आकार) होता है जिसमें एक अवरोही अंग होता है जो मज्जा में समाप्त होता है और एक आरोही अंग जो मज्जा से प्रांतस्था में वापस फैलता है।

Differences between Descending Limb and Ascending Limb of Henle’s Loop :

Differences between Descending Limb and Ascending Limb of Henle’s Loop

 Note:

•  पेरिटुबुलर केशिका नेटवर्क (पीटीसीएन), तब बनता है जब पेरिटुबुलर केशिकाओं का एक मिनट का पोत यू-आकार के वासा रेक्टा बनाने वाले हेनले के लूप के समानांतर चलता है।

•  ये सभी केशिकाएं वृक्क शिराओं का निर्माण करती हैं, जो एक वृक्क शिरा का निर्माण करती हैं जो अवर वेना कावा में खुलती हैं।

Types of Nephrons

वृक्क में स्थान के आधार पर नेफ्रॉन निम्नलिखित दो प्रकार के होते हैं:

1. Cortical Nephrons

अधिकांश नेफ्रॉन में, हेनले का लूप बहुत छोटा होता है और मज्जा में बहुत कम फैलता है, यानी वृक्क प्रांतस्था में स्थित होता है। ऐसे दो नेफ्रॉन को कॉर्टिकल नेफ्रॉन कहा जाता है।

Juxtamedullary Nephrons

कुछ नेफ्रॉन में, हेनले का लूप बहुत लंबा होता है और मज्जा में गहराई तक चलता है। इन नेफ्रॉन को जुक्सटेमेडुलरी नेफ्रॉन कहा जाता है।

कॉर्टिकल नेफ्रॉन कुल नेफ्रॉन का लगभग 80% हिस्सा बनाता है जबकि शेष 20% जक्सटेमेडुलरी नेफ्रॉन होते हैं।

Functions of Kidney

गुर्दे द्वारा निम्नलिखित कार्य किए जाते हैं
(i) पानी और इलेक्ट्रोलाइट संतुलन का विनियमन।
(ii) धमनी दबाव का विनियमन।
(iii) चयापचय अपशिष्ट और विदेशी रसायनों का उत्सर्जन।
(iv) रेनिन जैसे हार्मोन का स्राव।

2. Ureters
प्रत्येक गुर्दे का श्रोणि एक मूत्रवाहिनी के रूप में जारी रहता है और हिलस पर बाहर निकलता है। मूत्रवाहिनी एक लंबी और पेशीय नली होती है। दोनों पक्षों के मूत्रवाहिनी पीछे की ओर बढ़ते हैं और मूत्राशय में खुलते हैं।

3. Urinary Bladder
यह श्रोणि गुहा में मौजूद पतली दीवार वाली, नाशपाती के आकार की, सफेद पारदर्शी थैली होती है। यह अस्थायी रूप से मूत्र को स्टोर करता है।

4. Urethra
यह एक झिल्लीदार नली होती है, जो मूत्र को बाहर की ओर ले जाती है। यूरेथ्रल स्फिंक्टर्स यूरिनरी को बंद रखते हैं सिवाय पेशाब के पेशाब के।

The formation of urine is the result of the following processes 

1. Glomerular Filtration

मूत्र निर्माण का पहला चरण रक्त का निस्पंदन है, जो ग्लोमेरुलस द्वारा किया जाता है। इसलिए इस चरण को ग्लोमेरुलर निस्पंदन कहा जाता है।

गुर्दे प्रति मिनट लगभग 1100-1200 एमएल रक्त को फिल्टर करते हैं, जो एक मिनट में हृदय के प्रत्येक वेंट्रिकल द्वारा पंप किए गए रक्त का लगभग 1/5 भाग होता है।
ग्लोमेरुलर केशिका रक्तचाप तीन परतों के माध्यम से रक्त के निस्पंदन का कारण बनता है, अर्थात,
(i) ग्लोमेरुलर रक्त वाहिकाओं का एंडोथेलियम।
(ii) बोमन्स कैप्सूल का उपकला।
(iii) एक तहखाने की झिल्ली (उपर्युक्त दो परतों के बीच मौजूद)।

पोडोसाइट्स (बोमन कैप्सूल की एपिथेलियल कोशिकाएं) को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है, जैसे कि कुछ मिनट के स्थान को निस्पंदन स्लिट या स्लिट पोर्स कहा जाता है।

ग्लोमेरुलर केशिकाओं में उच्च दबाव के कारण, पदार्थों को इन छिद्रों के माध्यम से बोमन कैप्सूल के लुमेन में फ़िल्टर किया जाता है (लेकिन उच्च आणविक भार वाले RBC, WBC और प्लाज्मा प्रोटीन बाहर निकलने में असमर्थ होते हैं)।

इसलिए बोमन के कैप्सूल में ग्लोमेरुलर केशिकाओं के माध्यम से निस्पंदन की इस प्रक्रिया को अल्ट्रा निस्पंदन के रूप में जाना जाता है और छानना को ग्लोमेरुलर छानना या प्राथमिक मूत्र कहा जाता है।

यह मूत्र के लिए हाइपोटोनिक है जो वास्तव में उत्सर्जित होता है। नेफ्रॉन का मूल कार्य प्लाज्मा को अवांछित सब्सट्रेट से बाहर निकालना है और रक्त प्लाज्मा के आसमाटिक एकाग्रता को भी बनाए रखना है। अत: बाहर निकलने वाले द्रव को मूत्र कहते हैं, जिसका निर्माण वृक्क के भीतर होता है।

ग्लोमेरुलर फिल्ट्रेशन रेट किडनी द्वारा प्रति मिनट बनने वाले फिल्ट्रेट की मात्रा को ग्लोमेरुलर फिल्ट्रेशन रेट (GFR) कहा जाता है। एक स्वस्थ व्यक्ति में यह लगभग 125 मिली/मिनट, यानी 180 लीटर/दिन पाया गया।

GFR को Juxtaglomerular Apparatus (JGA) द्वारा किए गए कुशल तंत्र में से एक द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
जेजीए एक विशेष संवेदनशील क्षेत्र है जो उनके संपर्क के स्थान पर दूरस्थ घुमावदार नलिका और अभिवाही धमनी में सेलुलर संशोधनों द्वारा निर्मित होता है।

This apparatus includes

(i) अभिवाही धमनिका में दानेदार ज्यूक्साग्लोमेरुलर कोशिकाएं।
(ii) डीसीटी की मैक्युला डेंसा कोशिकाएं।
(iii) उपरोक्त दोनों के बीच में स्थित एग्रान्युलर लैसिस कोशिकाएं।
जीएफआर में गिरावट जेजी कोशिकाओं को रेनिन छोड़ने के लिए सक्रिय कर सकती है, जो ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह को उत्तेजित कर सकती है और इस तरह GFR वापस सामान्य हो जाती है।

2. Selective Reabsorption

निस्यंद से मूत्र के निर्माण में यह दूसरा चरण है। प्रतिदिन बनने वाले निस्यंद की मात्रा (180 लीटर) की तुलना में छोड़ा गया मूत्र 1.5 लीटर है। यह सुझाव देता है कि छानने में 99% सामग्री वृक्क नलिकाओं द्वारा पुन: अवशोषित हो जाती है। इस प्रकार, प्रक्रिया को पुनर्अवशोषण कहा जाता है।

पुन: अवशोषित होने वाले अणुओं के प्रकारों के आधार पर, नेफ्रॉन के विभिन्न खंडों में उपकला कोशिकाओं में और बाहर की गति या तो निष्क्रिय परिवहन या सक्रिय परिवहन द्वारा होती है।

These are described as follows

(i) पानी और यूरिया, निष्क्रिय परिवहन द्वारा पुन: अवशोषित होते हैं (यानी, पानी परासरण द्वारा और यूरिया सरल प्रसार द्वारा पुन: अवशोषित होता है)।
(ii) ग्लूकोज और अमीनो एसिड सक्रिय परिवहन द्वारा पुन: अवशोषित होते हैं।
(iii) Na+ का पुन:अवशोषण, निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन दोनों द्वारा होता है।

3. Tubular Secretion

यह मूत्र निर्माण में भी एक महत्वपूर्ण कदम है। रक्त में कुछ रसायन जो ग्लोमेरुलर केशिकाओं से निस्पंदन द्वारा नहीं निकाले जाते हैं, ट्यूबलर स्राव की इस प्रक्रिया द्वारा हटा दिए जाते हैं। यह विदेशी निकायों, आयनों (K⁺, H⁺, NH^–) और अणुओं (दवाओं), आदि जैसे रसायनों को हटाकर शरीर के तरल पदार्थों के आयनिक और एसिड-बेस बैलेंस को बनाए रखने में मदद करता है, जो ऊंचे स्तर पर जहरीले होते हैं।

Difference between the Tubular Reabsorption and Tubular Secretion

Difference between the Tubular Reabsorption and Tubular Secretion

Functions of the Tubules

जब ग्लोमेरुलर निस्यंद/प्राथमिक मूत्र वृक्क नलिका, जल तथा निस्यंदन के विभिन्न पदार्थों से होकर विभिन्न स्थानों पर गुजरता है।
ये निम्नलिखित तरीके से नीचे दिए गए हैं:

i. Proximal Convoluted Tubule (PCT)

PCT की उपकला कोशिकाओं में कई माइक्रोविली (सरल क्यूबॉइडल ब्रश-बॉर्डर एपिथेलियम) होते हैं जो पुन: अवशोषण के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं।

पुनर्अवशोषण की प्रक्रिया ज्यादातर (65%) PCT के भीतर होती है (यानी, लगभग सभी आवश्यक पोषक तत्व, 70-80% इलेक्ट्रोलाइट्स और पानी)। PCT निस्यंद से HCO^– के अवशोषण में भी मदद करता है।

शरीर के तरल पदार्थों के pH और आयनिक संतुलन को बनाए रखने के लिए यहां हाइड्रोजन आयनों, अमोनिया और पोटेशियम आयनों का चयनात्मक स्राव होता है। छानना रक्त प्लाज्मा के लिए आइसोटोनिक माना जाता है।

ii. Henle’s Loop

हेनले लूप में पुनर्अवशोषण न्यूनतम होता है, इसके अलावा, यह मेडुलरी इंटरस्टीशियल फ्लूइड की उच्च ऑस्मोलैरिटी को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हेनले लूप के दो भाग, परासरण नियमन में भिन्न भूमिका निभाते हैं जैसे

a. Descending Limb of Loop of Menu.

अंतरालीय द्रव के परासरण में वृद्धि के कारण यहाँ जल का पुन:अवशोषण होता है, लेकिन सोडियम और अन्य इलेक्ट्रोलाइट्स यहाँ पुन: अवशोषित नहीं होते हैं। यह नीचे की ओर बढ़ने पर निस्यंद को सांद्रित करता है।


b. Ascending Limb of Loop of Menu.

यह खंड पानी के लिए अभेद्य है लेकिन K⁺,Cl^– और Na⁺ के लिए पारगम्य है और आंशिक रूप से यूरिया के लिए पारगम्य है। इस प्रकार, हेनले के लूप के मोटे आरोही अंग में Na⁺, K⁺, Mg²⁺ और Cl^– पुन: अवशोषित हो जाते हैं।

इसलिए, जैसे-जैसे सांद्र निस्यंद ऊपर की ओर जाता है, यह इलेक्ट्रोलाइट्स के मज्जा द्रव में जाने के कारण पतला हो जाता है।

iii. Distal Convoluted Tubule (DCT)

छानना (एल्डोस्टेरोन के प्रभाव में) से सोडियम आयनों का सक्रिय पुनर्अवशोषण होता है। एंटीडाययूरेटिक हार्मोन (एडीएच) के प्रभाव में यहां पानी भी पुन: अवशोषित हो जाता है।

पोटेशियम (K⁺), हाइड्रोजन (H⁺) आयनों, NH^–, कुछ Cl^– (क्लोराइड) आयनों और HCO^– के संबद्ध स्राव के साथ भी यहाँ पुन: अवशोषित होते हैं। रक्त में pH और सोडियम-पोटेशियम का संतुलन बनाए रखना आवश्यक है। यह निस्यंदन को रक्त प्लाज्मा में आइसोटोनिक बनाता है।

class 11 excretory products and their elimination notes

 class 11 excretory products and their elimination notes : Collecting Duct

यह वाहिनी गुर्दे के प्रांतस्था से मज्जा के आंतरिक भागों तक फैली हुई है और पानी के लिए अत्यधिक पारगम्य है। इस प्रकार, ADH के प्रभाव में केंद्रित छानने का उत्पादन करने के लिए यहां काफी मात्रा में पानी का पुन: अवशोषण होता है। एल्डोस्टेरोन के प्रभाव में सोडियम भी यहाँ पुनः अवशोषित होता है।

CT (कलेक्टिंग ट्यूब्यूल) परासरण को बनाए रखने के लिए यूरिया की छोटी मात्रा को मेडुलरी इंटरस्टिटियम में पारित करने की अनुमति देता है। यह H⁺ और K⁺ आयनों के चयनात्मक स्राव द्वारा रक्त के pH और आयनिक संतुलन को बनाए रखने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

इसलिए, छानना अब मूत्र कहा जाता है। इस प्रकार, मूत्र मज्जा द्रव के लिए आइसोटोनिक और रक्त के लिए हाइपरटोनिक है।
रक्त में महत्वपूर्ण आयनों और अन्य पदार्थों की सांद्रता जल स्तर को नियंत्रित करके नियंत्रित की जाती है।

Topic 2 Excretion : Various Controlling Mechanisms and Disorders Counter Current Mechanism

उच्च कशेरुकियों (जैसे स्तनधारी, मनुष्य सहित पक्षी) के गुर्दे में मूत्र को अधिक केंद्रित बनाने के लिए ट्यूबलर फिल्ट्रेट (हेनले के लूप क्षेत्र में) से अधिक से अधिक पानी को अवशोषित करने की क्षमता होती है।

यह एक विशेष तंत्र द्वारा प्राप्त किया जा सकता है जिसे काउंटर करंट तंत्र के रूप में जाना जाता है और इसे मूत्र एकाग्रता तंत्र के रूप में भी जाना जाता है।

Basic Concept

(i) हेनल्स लूप और वासा रेक्टा (केशिका लूप) इस क्रियाविधि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हेनले लूप के अंगों में निस्यंद का प्रवाह विपरीत दिशाओं में होता है और इस प्रकार, एक काउंटर करंट बनाता है। वासा रेक्टा के दो अंगों में रक्त का प्रवाह भी काउंटर करंट पैटर्न में होता है।

(ii) रीनल कॉर्टिकल इंटरस्टिटियम की ऑस्मोलैरिटी (यानी, प्रति लीटर विलेय के ऑस्मोल्स की संख्या) अन्य ऊतकों की तरह ही (300 मीटर ऑस्मोल / एल) है, लेकिन रीनल मेडुला के इंटरस्टिटियम हाइपरटोनिक है, जिसमें हाइपरोस्मोलैरिटी का ग्रेडिएंट है। रीनल कॉर्टेक्स से मेडुलरी पैपिल्ले की युक्तियों तक।
पैपिल्ले की युक्तियों के पास मेडुलरी इंटरस्टिटियम की हाइपरोस्मोलैरिटी 1200-1450 मीटर ऑस्मोल / एल जितनी अधिक है।

The Mechanism

मेडुलरी इंटरस्टिटियम की बढ़ती हाइपरोस्मोलैरिटी की ढाल एक काउंटर करंट तंत्र और हेनले के लूप और वासा रेक्टा के बीच निकटता द्वारा बनाए रखी जाती है।

यह प्रवणता मुख्य रूप से NaCl और यूरिया के कारण होती है। इन पदार्थों के परिवहन को हेनले लूप और वासा रेक्टा की विशेष व्यवस्था द्वारा सुगम बनाया गया है।

इस तंत्र के दो पहलू हैं
(i) काउंटर करंट गुणन (हेनले लूप द्वारा)।
(ii) काउंटर करंट एक्सचेंज (वासा रेक्टा द्वारा)।
NaCl को हेनले लूप के आरोही अंग द्वारा ले जाया जाता है, जो वासा रेक्टा के अवरोही अंग के साथ आदान-प्रदान किया जाता है।

 Mechanism

 

NaCl वासा रेक्टा के आरोही भाग द्वारा मेडुलरी इंटरस्टिटियम में वापस आ जाता है। लेकिन, इसके विपरीत, पानी वासा रेक्टा के आरोही अंग के रक्त में फैल जाता है और सामान्य रक्त परिसंचरण में चला जाता है।

यूरिया के लिए पारगम्यता केवल हेनले के छोरों और एकत्रित नलिकाओं के पतले आरोही अंग के गहरे भागों में पाई जाती है।
यूरिया एकत्रित नलिकाओं से विसरित होकर पतले आरोही अंग में प्रवेश करता है। इस तरह से पुनर्चक्रित यूरिया की एक निश्चित मात्रा संग्रह नलिका द्वारा मेडुलरी इंटरस्टिटियम में फंस जाती है। इस प्रकार, संग्रह नलिका भी प्रक्रिया में एक छोटी भूमिका निभाती है (जैसा कि ऊपर की आकृति में दिखाया गया है)।


Note:

 काउंटर करंट तंत्र मेडुलरी इंटरस्टिटियम में एक एकाग्रता ढाल के रखरखाव में मदद करता है।

इस तरह की ढाल की उपस्थिति एकत्रित नलिका से पानी के आसान मार्ग में मदद करती है जिसके परिणामस्वरूप केंद्रित मूत्र (निस्पंदन) का निर्माण होता है, अर्थात, प्रारंभिक छानने की तुलना में लगभग चार गुना केंद्रित होता है।

Regulation of Kidney Functions

होमियोस्टैसिस को बनाए रखने के लिए, शरीर के तरल पदार्थों में पानी और विलेय सामग्री का नियमन गुर्दे द्वारा किया जाता है। कशेरुकी वृक्क अपने कार्य करने में बहुत लचीला होता है। जब शरीर के ऊतकों में पानी प्रचुर मात्रा में होता है और पानी की कमी होने पर थोड़ी मात्रा में केंद्रित मूत्र होता है तो यह बड़ी मात्रा में पतला मूत्र उत्सर्जित करता है।

गुर्दे में नियामक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने में हार्मोन एक महत्वपूर्ण संकेतन अणुओं के रूप में कार्य करता है। गुर्दे की कार्यप्रणाली को हाइपोथैलेमस, JGA (जुक्टाग्लोमेरुलर उपकरण) और कुछ हद तक हृदय से जुड़े हार्मोनल फीडबैक तंत्र द्वारा निगरानी और नियंत्रित किया जाता है।

गुर्दे के कामकाज के नियमन पर निम्नलिखित शीर्षकों के तहत चर्चा की जा सकती है:

Regulation by the Hypothalamus

शरीर से तरल पदार्थ का अत्यधिक नुकसान ऑस्मोरसेप्टर्स को सक्रिय करता है, जो हाइपोथैलेमस को  ADH या वैसोप्रेसिन छोड़ने के लिए उत्तेजित करता है जो न्यूरोहाइपोफिसिस बनाता है।  ADH नलिका के पीछे के हिस्सों से पानी के पुनर्अवशोषण की सुविधा प्रदान करता है। शरीर के तरल पदार्थ की मात्रा में वृद्धि ऑस्मोरसेप्टर्स को बंद कर सकती है और फ़ीड बैक को पूरा करने के लिए  ADH रिलीज को दबा सकती है।  ADH भी रक्त वाहिकाओं पर कसना प्रभाव का कारण बनता है।

यह रक्तचाप में वृद्धि का कारण बनता है, जो बदले में ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह को बढ़ाता है और इस तरह GFR(ग्लोमेरुलर फिल्ट्रेशन रेट) बढ़ जाता है।

Regulation by the Juxtaglomerular Apparatus (JGA)

जैसे ही रक्तचाप/ग्लोमेरुलर रक्त प्रवाह/जीएफआर घटता है, जेजीए की कोशिकाएं एंजाइम रेनिन छोड़ती हैं।
रेनिन रक्त में एंजियोटेंसिनोजेन को एंजियोटेंसिन I और एंजियोटेंसिन II (सक्रिय रूप) में परिवर्तित करता है। इस तंत्र को आम तौर पर रेनिन-एंजियोटेंसिन तंत्र के रूप में जाना जाता है।

Angiotensin has following effects

(A) रक्त वाहिकाओं को संकुचित करके रक्तचाप बढ़ाता है (एक शक्तिशाली वाहिकासंकीर्णक होने के नाते) और इस तरह, जीएफआर।

(B) एल्डोस्टेरोन छोड़ने के लिए एड्रेनल कॉर्टेक्स को सक्रिय करता है।

(C) एल्डोस्टेरोन नलिका के बाहर के हिस्सों से Na+ और पानी के पुन: अवशोषण का कारण बनता है। यह भी नेतृत्व करता है
रक्तचाप और जीएफआर में वृद्धि के लिए।

Excretory Products and their Elimination Class 11 : Regulation by the Heart

हृदय के अटरिया द्वारा निर्मित अलिंद नैट्रियूरेटिक फैक्टर (ANF) वासोडिलेशन (रक्त वाहिकाओं का फैलाव) का कारण बन सकता है और इस तरह रक्तचाप को कम कर सकता है।
ANF ​​NaCl के पुन:अवशोषण और मूत्र की सांद्रता को रोकता है।
Micturition
नेफ्रॉन द्वारा मूत्र का उत्पादन और निकास यहां से वृक्क श्रोणि में लगातार होता है, इसे मूत्रवाहिनी तक ले जाया जाता है और फिर मूत्राशय में ले जाया जाता है।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (CNS) द्वारा स्वैच्छिक संकेत दिए जाने तक मूत्राशय मूत्र को अस्थायी रूप से संग्रहीत करने का कार्य करता है। जैसे ही मूत्र एकत्र होता है, मूत्राशय की पेशीय दीवारें इसे समायोजित करने के लिए फैलती हैं। .

मूत्राशय की दीवारों पर खिंचाव रिसेप्टर्स रिफ्लेक्सिस सेट करते हैं (मूत्राशय में समाप्त होने वाली संवेदी तंत्रिका को उत्तेजित करके (CNS) को संकेत भेजते हैं)। यह पेशाब को बाहर निकालने का आग्रह करता है।

मूत्र के निष्कासन के कार्य में मूत्राशय की दीवार की चिकनी पेशी का समन्वित संकुचन (जैसा कि सीएनएस मोटर संदेशों पर गुजरता है) और साथ ही आंतरिक और बाहरी मूत्रमार्ग के स्फिंक्टर्स को आराम देना शामिल है। पेशाब के निकलने की प्रक्रिया को मिक्चरिशन कहा जाता है और इसे उत्पन्न करने वाले तंत्रिका तंत्र को मिक्चरिशन रिफ्लेक्स कहा जाता है।

Note:

 अल्कोहल एडीएच की रिहाई को रोकता है और कैफीन एडीएच क्रिया और सोडियम पुन: अवशोषण में हस्तक्षेप करता है। इस प्रकार, ये दोनों कृत्रिम रूप से मूत्र को पतला करते हैं और मूत्रवर्धक कहलाते हैं। पेशाब शिशुओं में एक प्रतिवर्त प्रतिक्रिया है, लेकिन बड़े बच्चों और वयस्कों में सचेत रूप से नियंत्रित किया जाता है।


Urine

 एक वयस्क व्यक्ति सामान्य रूप से प्रति दिन लगभग 1-1.5 लीटर मूत्र त्याग करता है।

संरचना मूत्र में सामान्य रूप से पानी 95%, लवण 2%, यूरिया 2.6%, यूरिक एसिड 0.3%, क्रिएटिनिन, क्रिएटिन, अमोनिया आदि के निशान होते हैं।

रंग हल्का पीला, हीमोग्लोबिन के टूटने से उत्पन्न वर्णक यूरोक्रोम के कारण।

पीएच रेंज 4.5-8.2 से, औसत पीएच 6.0 (यानी, थोड़ा अम्लीय)।

गंध अप्रिय, अगर खड़े होने की अनुमति दी जाती है तो अमोनिया जैसी तेज गंध आती है।


Note:

 यूरिया की सबसे कम सांद्रता वृक्क शिरा में पाई जाती है क्योंकि यूरिया गुर्दे में बनने वाले मूत्र के माध्यम से उत्सर्जित होता है। औसतन प्रति दिन 25-30 ग्राम यूरिया उत्सर्जित होता है। मूत्र की उच्चतम सांद्रता यकृत शिरा में पाई जाती है क्योंकि यूरिया का संश्लेषण यकृत में होता है।

मूत्र का विश्लेषण कई चयापचय विकारों के साथ-साथ गुर्दे की खराबी के नैदानिक ​​निदान में मदद करता है।
उदाहरण के लिए, मूत्र में ग्लूकोज (ग्लाइकोसुरिया) और कीटोन बॉडी (केटोनुरिया) की उपस्थिति मधुमेह मेलेटस का संकेत है और मूत्र में प्रोटीन, रक्त और मवाद की उपस्थिति को क्रमशः प्रोटीनुरिया, हेमट्यूरिया और पायरिया कहा जाता है।

Role of Other Organs in Excretion

गुर्दे के अलावा, कुछ सहायक उत्सर्जी अंग भी हैं जो उत्सर्जी अपशिष्टों को हटाने में मदद करते हैं।

These are described as follows 

1. Lungs
कार्बन डाइऑक्साइड और पानी श्वसन में बनने वाले अपशिष्ट उत्पाद हैं। फेफड़े CO₂ और कुछ पानी को समाप्त हवा में वाष्प के रूप में हटा देते हैं। मानव फेफड़ों द्वारा प्रति घंटे लगभग 18 लीटर CO₂ और प्रति दिन 400 mL पानी समाप्त हो जाता है।

2. Liver
यह घिसे-पिटे लाल रक्त कणिकाओं के विघटित हीमोग्लोबिन को पित्त वर्णक अर्थात बिलीरुबिन और बिलीवरडीन में बदल देता है। ये रंगद्रव्य मल में उन्मूलन के लिए पित्त के साथ एलिमेंटरी कैनाल में चले जाते हैं। यकृत पित्त के माध्यम से कोलेस्ट्रॉल, स्टेरॉयड हार्मोन, कुछ विटामिन और दवाओं का भी उत्सर्जन करता है।

लिवर अतिरिक्त और अवांछित अमीनो एसिड को निष्क्रिय कर देता है, अमोनिया का उत्पादन करता है, जो जल्दी से CO₂ के साथ मिलकर यूरिया चक्र या ऑर्निथिन चक्र में यूरिया बनाता है, जिसे आगे गुर्दे द्वारा हटा दिया जाता है।

3. Skin

त्वचा में पसीना और वसामय ग्रंथियां अपने स्राव के माध्यम से कुछ पदार्थों को खत्म कर सकती हैं।

(i) पसीने की ग्रंथियां पसीने की ग्रंथियों (पसीने) का स्राव एक जलीय द्रव है जिसमें NaCl, लैक्टिक एसिड, थोड़ी मात्रा में यूरिया, अमीनो एसिड और ग्लूकोज होता है। शरीर के तापमान को नियंत्रित करने के लिए (यानी, शरीर की सतह पर शीतलन प्रभाव को सुविधाजनक बनाने के लिए) पसीने की कमी का नियंत्रण होमोस्टैसिस नियंत्रण का एक उदाहरण है।

(ii) वसामय ग्रंथियां वसामय ग्रंथियों से सीबम स्टेरोल, फैटी एसिड, मोम और हाइड्रोकार्बन को समाप्त करती हैं। यह स्राव मुख्य रूप से त्वचा के सुरक्षात्मक तैलीय आवरण के लिए होता है।

4. Intestine

बृहदान्त्र की उपकला कोशिकाएं मल के साथ कैल्शियम, मैग्नीशियम और आयरन के अतिरिक्त लवण का उत्सर्जन करती हैं।

5. Salivary Glands

लार में भारी धातुएं और दवाएं निकलती हैं।

Important Metabolic Wastes and Substances Excreted from the Body

Important Metabolic Wastes and Substances Excreted from the Body

 

Disorders of the Excretory System

 गुर्दे की खराबी से उत्सर्जन प्रणाली के कई विकार हो सकते हैं।

Some of these are as follows

(i) यूरीमिया यह रक्त में यूरिया की अत्यधिक मात्रा की उपस्थिति है। यूरिया अत्यधिक हानिकारक है क्योंकि यह उच्च सांद्रता में कोशिकाओं को जहर देता है और गुर्दे की विफलता का कारण बन सकता है।

(ii) गुर्दे की विफलता (गुर्दे की विफलता) उत्सर्जन और नमक-पानी नियामक कार्यों को करने के लिए गुर्दे की आंशिक या कुल अक्षमता को गुर्दे या गुर्दे की विफलता कहा जाता है।

(iii) वृक्क पथरी यह गुर्दे के भीतर क्रिस्टलीकृत लवण (कैल्शियम, मैग्नीशियम, फॉस्फेट और ऑक्सालेट आदि) के पत्थर या अघुलनशील द्रव्यमान का निर्माण है।

(iv) ग्लोमेरुलोनेफ्राइटिस यह गुर्दे के ग्लोमेरुली की सूजन है।
आर्टिफिशियल किडनी (हेमोडायलाइजर) एक ऐसी मशीन है जिसका इस्तेमाल किसी ऐसे व्यक्ति के खून को फिल्टर करने के लिए किया जाता है, जिसकी किडनी खराब हो गई हो।
प्रक्रिया को हेमोडायलिसिस कहा जाता है।

The outline details of apparatus and the process are as follow

(i) यह डायलिसिस के सिद्धांत पर काम करता है (अर्थात, एक अर्धपारगम्य झिल्ली (सिलोफ़न) के माध्यम से छोटे विलेय अणुओं का प्रसार)।

(ii) रोगी के रक्त को 0°C तक ठंडा करने और एक थक्कारोधी (हेपरिन) के साथ मिलाने के बाद एक धमनी से डायलिसिंग यूनिट (हीमोडायलाइजर) में पंप किया जाता है।

(iii) हीमोडायलाइजर नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट (यूरिया) को छोड़कर प्लाज्मा के समान संघटन के अपोहन द्रव (नमक-पानी के घोल) में निलंबित एक सिलोफ़न ट्यूब है।

(iv) सिलोफ़न ट्यूब के छिद्र सांद्रता प्रवणता के आधार पर अणुओं के पारित होने की अनुमति देते हैं। यूरिया, यूरिक एसिड, क्रिएटिनिन, अतिरिक्त लवण और अतिरिक्त एच + आयन जैसे नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट आसानी से रक्त से आसपास के घोल में फैल जाते हैं। इस प्रकार, प्लाज्मा प्रोटीन को खोए बिना नाइट्रोजनयुक्त अपशिष्ट उत्पादों से रक्त को साफ किया जाता है।

(v) इस प्रकार शुद्ध किए गए रक्त को शरीर के तापमान तक गर्म किया जाता है, यह सुनिश्चित करने के लिए जाँच की जाती है कि यह रोगियों के रक्त के लिए समस्थानिक है। अब, रक्त को उसकी सामान्य थक्का जमाने की शक्ति को बहाल करने के लिए एक एंटी-हेपरिन के साथ मिलाया जाता है और फिर एक नस, आमतौर पर रेडियल नस के माध्यम से रोगी के शरीर में वापस पंप किया जाता है।

Kidney (Rena!) Transplantation

गुर्दा की विफलता से पीड़ित प्राप्तकर्ता में गुर्दा के कार्यों को बहाल करने के लिए एक संगत दाता से गुर्दा ग्राफ्टिंग को गुर्दे या गुर्दा प्रत्यारोपण कहा जाता है। यह तीव्र गुर्दे की विफलता के सुधार में एक अंतिम तरीका है।

एक जीवित दाता का उपयोग गुर्दा प्रत्यारोपण में किया जा सकता है। मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अस्वीकृति की संभावना को कम करने के लिए यह एक समान जुड़वां, एक भाई या करीबी रिश्तेदार हो सकता है। प्रतिरोपित गुर्दा की अस्वीकृति को रोकने के लिए, विशेष दवाओं का भी उपयोग किया जाता है, जो प्राप्तकर्ताओं की प्रतिरक्षा प्रणाली को दबा देती हैं।