Значение выделения продуктов обмена веществ. Выделение
«Анатомия выделительной системы»
Значение выделения из организма конечных продуктов обмена веществ.
Выделение представляет последний этап обмена организма с внешней средой. В процессе жизнедеятельности в тканях происходит распад белков, жиров и углеводов с выделением энергии. Конечные продукты распада - вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота, фосфорнокислые соли и другие соединения. Эти вещества не могут подвергаться дальнейшим превращениям в организме. Выведение их обеспечивает сохранение постоянства состава внутренней среды. Без пищи (при наличии воды) человек может прожить около 30 дней, а при прекращении деятельности почек наступает острое отравление организма и человек гибнет за 4-5 суток. Продукты распада из тканей переходят в кровь, кровью приносятся к органам выделения и через них выводятся из организма. В выделении этих веществ участвуют легкие, кожа, пищеварительный тракт и органы мочевыделительной системы, через которые выделяется большая часть продуктов распада. В эту систему входят почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал.
К органам мочевыделительной системы относят почки (органы, экскретом которых является моча) и систему, служащую для накопления и выведения мочи - мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал.
Почка, внешнее и внутреннее строение, функция. Понятие о нефроне.
П
очки
расположены по бокам от позвоночника,
в забрюшинном пространстве, на уровне
XI-XII грудного и I-II поясничных позвонков.
Фиксация почки в этом месте обусловлена
внутрибрюшным давлением, наличием
почечной фасции, почечных артерий и
вен, почечного ложа, образованного
поясничными мышцами. В почке различают
верхний и нижний полюсы, переднюю и
заднюю поверхности, латеральный и
медиальный края. В области медиального
края расположены ворота почки, которые
ведут в углубление - пазуху почки. В
ворота входят: почечная артерия и нервы,
выходят - почечная вена, мочеточник и
лимфатические сосуды. Пазуха почки
содержит малые и большие почечные
чашечки, почечную лоханку, от которой
берет начало мочеточник, кровеносные
и лимфатические сосуды, нервы, жировую
ткань. На разрезе в почке можно различить
корковое и мозговое вещество. Корковое
вещество располагается по периферии
органа и имеет толщину около 4 мм. Мозговое
вещество почки слагается из образований
конической формы, носящих название
почечных пирамид. Своим широким основанием
они обращены к поверхности органа, а
верхушками – в пазуху. Верхушки
соединяются в закругленные возвышения
– сосочки, которые открываются в малые
почечные чашечки. Образование мочи
происходит в структурно-функциональной
единице почки -нефроне.
Нефрон состоит из клубочка капилляров,
помещенного в двустенную капсулу
клубочка (Шумлянского-Боумена), извитых
канальцев первого порядка, отходящих
от капсулы клубочка, петли Генле,
находящейся в мозговом веществе, извитых
канальцев второго порядка, залегающих
в корковом веществе и вставочного
отдела. Длина одного нефрона 35-50 мм.
Общая длина всех канальцев 70-100 км, а их
поверхность составляет 6 м 2 .
Функция нефрона. Когда кровь проходит через капилляры Мальпигиевых клубочков, то из плазмы через стенку капилляра в полость капсулы фильтруется вода и растворенные в ней вещества, за исключением крупномолекулярных соединений и форменных элементов крови. Фильтрация обеспечивается разностью давления крови в капиллярах и капсуле. Высокое кровяное давление в капиллярах создается тем, что диаметр приносящего сосуда больше, чем выносящего. К тому же почечные артерии отходят прямо от брюшной аорты и пригоняют кровь под большим давлением. Фильтрованную жидкость, поступившую в просвет капсулы, в которой находится мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты, ионы неорганических веществ называют первичной мочой.
В течение суток через почки протекает 1500-1800 л крови и образуется 150-180 л первичной мочи. Из капсулы клубочка первичная моча поступает в каналец, который густо оплетен вторично разветвленными кровеносными капиллярами. Здесь происходит всасывание в кровь большей части воды и ряда веществ: глюкозы, аминокислот, витаминов, ионов натрия, калия, кальция, хлора. Та часть мочи, которая остается к концу продвижения по канальцам, называется вторичной. В ней содержатся: мочевина, мочевая кислота, аммиак, сульфаты, фосфаты, натрий, калий и др., т.е. во вторичной моче отсутствуют белки и сахар. Концентрация веществ во вторичной моче увеличена во много раз. Желтый цвет мочи зависит от пигмента уробилина. Вторичной мочи образуется около 1,5 л в сутки
Почка выполняет ряд жизненно важных функций: осуществляет выведение конечных продуктов белкового обмена, солей; эндогенных и экзогенных токсических веществ, растворенных в воде (без выведения экскретов организм погибает за 1 – 2 суток); участвует в обмене углеводов, липидов; регулируют минеральный гомеостаз, регулируют содержание количества эритроцитов; регулируют объем внеклеточной жидкости и кровяного давления.
Мочеточник, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал.
М
очеточник.
Он соединяет почечную лоханку с мочевым
пузырем. Мочеточник представляет
уплощенную трубку длиной около 30 см и
диаметром от 4 до 7 мм. Стенки мочеточника
состоят из трех оболочек: слизистой,
мышечной и соединительно-тканной. В
мочеточнике различают несколько частей:
брюшная часть (от почки до перегиба
через пограничную линию малого таза),
тазовая часть (по ходу малого таза) и
внутристеночная часть (в стенке самого
мочевого пузыря). По ходу мочеточника
расположены несколько сужений: при
переходе лоханки в мочеточник, на границе
между брюшной и тазовой частями, по ходу
тазовой части и при входе в мочевой
пузырь.
Мочевой пузырь . Он расположен в полости малого таза за лобковым симфизом и является органом, в котором скапливается поступающая из мочеточника моча. Емкость мочевого пузыря составляет 500-700 мл. Мочевой пузырь состоит из дна (направлено вниз и назад), верхушки (направлена вперед и вверх), тела (средняя часть между дном и верхушкой) и шейки (наиболее суженная часть, направленная вниз и переходящая в мочеиспускательный канал). Стенка мочевого пузыря состоит из нескольких слоев: слизистой оболочки, подслизистой основы, мышечной и серозной оболочек. Брюшина только частично является составной часть стенки мочевого пузыря и покрывает пустой мочевой пузырь с одной стороны (экстраперитонеально), наполненный - с трех сторон (мезоперитонеально). Мышечная оболочка состоит из трех переплетающихся между собой слоев: наружного – продольного, среднего – циркулярного и внутреннего – продольного и циркулярного. Все три слоя мышечных волокон образуют общую мышцу, которая носит название мышцы, изгоняющей мочу. Средний слой образует в области внутреннего отверстия мочеиспускательного канала сфинктер мочевого пузыря.
Мочеиспускательный канал . Имеет S-образную форму с двумя изгибами (мужской). В нем выделяют части: предстательную, перепончатую, губчатую. Женский мочеиспускательный канал идет в виде трубки длиной 3-3,5 см.
КОЖА
Строение и функция кожи. В коже различают три слоя. Эпидермис (надкожица), собственно кожа, или дерма и подкожная клетчатка, Надкожница - это многослойный плоский ороговевающий эпителий, толщиной 0,07 - 2,5 мм и более. Верхние слои его ороговевают и создают прочное покрытие, особенно на ладонях и подошвах, где происходит постоянное давление и трение. По мере старения клетки слущиваются, а замещаются за счет размножающихся более глубоко расположенных клеток основания эпидермиса цилиндрической формы с большими ядрами. Слои этих клеток составляют так называемый ростковый, или мальпигиевый, слой. В этом слое расположены пигментные клетки, синтезирующие кожный пигмент, которые определяют окраску кожи. Пигмент защищает от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей. Поэтому под воздействием солнечного света количество пигмента увеличивается. Это явление носит название загара. В эпидермисе находятся чувствительные нервные окончания. Они воспринимают прикосновение, давление, тепло, холод.
Следующий слой - собственно кожа. В ней выделяют сосочковый и сетчатый слои. Сосочковый слой состоит из рыхлой соединительной ткани и образует сосочки, впячивающиеся в эпидермис, которые образуют рельефный рисунок кожи из линий разной конфигурации. Форма и расположение их строго индивидуальные. Соединительная ткань сосочкового слоя состоит из коллагеновых и эластических волокон, которые обеспечивают прочность и упругость кожи. В этом слое проходят кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна и их окончания, в которых находятся всевозможные рецепторы. Здесь расположены клетки с пигментом, мышечные клетки и их пучки. Они участвуют в поднятии волос и выделении секретов кожных желез, поддерживают напряжение кожи. Сосочковый слой обеспечивает питание эпидермиса, в котором нет кровеносных капилляров. Кровеносные сосуды сосочкового слоя выполняют роль депо крови, потому что обладают большим суммарным объемом. Сосочковый слой переходит кнутри в сетчатый, который состоит из соединительной ткани. Он обуславливает упругость кожи, так как состоит из переплетающихся эластических и коллагеновых волокон. В сетчатом слое расположены сальные и потовые железы, волосяные сумки. Сальные железы, начинаясь в собственно коже, открываются протоками в волосяных сумках. Выделяющиеся ими жиры смазывают волосы и смягчают кожу, придавая им эластичность. Потовые железы имеют вид длинных извитых трубочек, нижняя часть которых образует клубочек. Протоки потовых желез открываются на поверхности кожи. В коже человека около 2-3 млн. потовых желез, причем они распределены неравномерно. Больше всего их находится на ладонях, подошвах ног и в подмышечных впадинах. В поте содержится около 98% воды, 0,5% мочевины, 1,5% солей. Среди них преобладает хлористый натрий, что обуславливает соленый вкус пота. В среднем за сутки выделяется около 1 л. пота, а в жарком климате и в горячих цехах - до 8-10 л. Следовательно, благодаря потовым железам, кожа выполняет выделительную функцию.
Нижний слой собственно кожи переходит в подкожную клетчатку. Этот слой состоит из пучков соединительнотканных волокон, а промежутки между ними заполнены дольками жировой ткани. Толщина слоя зависит от образа жизни, питания, состояния обмена веществ. Этот слой регулирует теплообмен организма, смягчает давление и удары на прилежащие ткани, является запасным материалом, который расходуется при голодании и прочее.
Роль кожи в теплорегуляции организма. Теплорегуляцией называется уравновешивание производства тепла в организме с отдачей его во внешнюю среду. В организме, вследствие совершающихся экзотермических реакций, образуется большое количество тепла. Однако повышения температуры тела не происходит. Постоянство температуры организма поддерживается благодаря механизмам теплорегуляции, приводящим к усилению или ослаблению образования тепла, отдаче тепла, что происходит с участием кожи, нервной системы и прочее. Теплоотдача происходит путем проведения тепла, излучения его и испарения пота, главным образом с поверхности кожи (около 2000 кал из 2500). Теплорегуляция осуществляется рефлекторным путем. При повышении или понижении температуры воздуха раздражаются рецепторы кожи, воспринимающие тепло или холод. Возбуждение передается по центростремительным нервам в головной мозг, а оттуда - по центробежным - к сосудам кожи.
При низкой температуре внешней среды сосуды кожи суживаются, количество крови, циркулирующей по ним уменьшается, кожа бледнеет. При этом уменьшается или прекращается потоотделение, что уменьшает теплопотери. При повышении температуры окружающей среды, усиливается циркуляция крови по сосудам кожи, кровеносные сосуды расширяются, теплоотдача увеличивается, кожа краснеет.
Если температура воздуха приближается к температуре тела, то потоотделение остается единственным способом отдачи тепла. В сухую погоду и при ветре пот испаряется легко. Повышенная влажность мешает испарению. Люди в этих условиях сильно страдают от жары. Теплоотдача увеличивается и при усилении теплообразования, что особенно заметно при физических нагрузках.
Закаливание организма имеет большое значение, так как повышает устойчивость организма к охлаждению. Закаливание предупреждает простудные заболевания, улучшает кровообращение, обмен веществ, повышает тонус кровеносной системы, а значит, улучшает умственную и физическую работоспособность. Гигиенические требования к закаливанию - это учет индивидуальных особенностей, постепенность увеличения продолжительности и силы процедур, регулярность и обязательный врачебный контроль. Закаливания проводят посредством воздуха (воздушные ванны), водных процедур (обтирания, умывания до пояса, обливания, душ, купания) и посредством солнца (солнечные ванны). Общее правило - начинать нужно с небольших доз и не очень низких температур с постепенным увеличением времени и понижением температуры. Правильное закаливание оказывает оздоровительное действие, но нарушение режима закаливания могут привести к ухудшению самочувствия и работоспособности. Закаливание нужно сочетать с занятиями физкультурой и спортом. Тренированность человека также повышает устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
Гигиенические требования к одежде и обуви. Большая роль в гигиене принадлежит одежде. Одежда может способствовать увеличению теплоотдачи или уменьшению ее, т.е. одежда - дополнительный регулятор теплообмена тела. Температура воздуха под ней должна быть +28-32?, а относительная влажность - 20-40%. В зимнее время рекомендуется носить темную одежду, которая способствует поглощению тепла, а летом - светлую, так как она отражает солнечные лучи. Для зимы рекомендуются шерстяные вещи, плохо проводящие тепло, а летом - ситец, полотно, обладающие хорошей теплопроводностью. Обувь не должна быть тесной, так как это стесняет кровообращение. Узкая тесная обувь зимой приводит к обмораживанию, а летом к потертостям. Лучшим материалом для обуви является кожа животных, она водонепроницаема и хорошо сохраняет тепло. Обувь должна соответствовать размерам и форме стоп. Тесная обувь, содержащая неровности, ведет к потертости кожи и образованию воспалений, омозолелостей. Высота каблуков должна быть такой, чтобы не затруднять движения.
ПРОФИЛАКТИКА И ПЕРВАЯ ПОМОЩЬ ПРИ
НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ
Тепловой удар может произойти при общем значительном перегреве организма при высокой температуре и значительной влажности воздуха. Он может случиться в пасмурную, но жаркую и безветренную погоду, а также при длительной тяжелой физической работе. Сильная теплоотдача неблагоприятна для организма, так как приводит к усилению сердцебиения, учащению дыхания, и повышенному потоотделению (до 4-5 л.). В тяжелых случаях возникает сильная головная боль, тошнота, судороги и обморок. В этом случае из-за обильного потоотделения резко снижается содержание солей в органах и тканях. Тепловой удар может сопровождаться повышением температуры до +40-41 0 С. При оказании помощи нужно пострадавшему создать покой и обеспечить обильное питье холодной воды для увеличения потоотделения. На голову кладут лед, тело смачивают, на голени прикладывают горчичники.
При длительном перегреве на солнце или работе в жаркую погоду на открытом воздухе может произойти солнечный удар. Для избежания солнечного удара необходимо надевать шляпу или светлый платок, защищающие голову от солнца, существуют и специальные защитные приспособления. На сельскохозяйственных работах в самое жаркое время в середине дня нужно устраивать перерыв.
Обмораживание может произойти при сильном морозе и ветре. Подвергаются обмораживанию чаще всего нос, уши, пальцы рук и ног, т.е. органы хуже снабжаемые кровью. Пострадавшего нужно поместить в теплое помещение, обмороженное место надо растирать до покраснения, восстанавливая прилив крови к органу. Рекомендуется смазывание кожи жиром и делать примочки из 5% раствора марганцевокислого калия. При сильном обмораживании обязательно требуется врачебная помощь.
Ожоги возникают в результате местного действия высоких температур, химических веществ, электрического тока или ионизирующего излучения.
Ожоги бывают разных степеней. При небольшом ожоге происходит покраснение поврежденного участка, сопровождаемое болью. В этом случае необходимо применять какие-нибудь нейтрализующие растворы. Хорошо действует примочка из 5% раствора марганцевокислого калия, смазывание жиром, спиртом, одеколоном. При тяжелых ожогах появляются пузыри. В этом случае рекомендуется повязка с раствором маганцевокислого калия или таннина. Очень опасен ожог, когда повреждена большая кожная поверхность. При таком виде ожога смерть может наступить не столько от ран, сколько от самоотравления организма. Человека с тяжелыми ожогами нужно немедленно отправить в больницу.
Электротравма (электрошок) может произойти при непосредственном контакте тела с источником электрического тока, при дуговом контакте, когда человек находится в непосредственной близости от источника тока, но его не касается, а так же может произойти поражение атмосферным электричеством (молнией). Первую помощь при электротравмах нужно оказывать, предварительно обеспечив свою безопасность, главное быстро и умело прекратить действие электрического тока. Необходимо выключить рубильник, вывернуть предохранительные пробки на щитке. Если это не возможно, то спасающий должен освободить пострадавшего из-под действия тока. Оттянуть провод от пострадавшего сухой палкой, доской или сухой веревкой, предварительно одев резиновые или сухие шерстяные перчатки, или обернув руки сухой тканью, ноги должны быть в галошах или на сухой доске.
Если у пострадавшего признаки клинической смерти, то ему проводят искусственное дыхание. При условии восстановления самостоятельного дыхания, независимо от его состояния, пострадавшего нужно немедленно доставить в больницу.
В процессе эволюции продукты выделения и механизмы их выведения из организма сильно изменялись. С усложнением организации и переходом в новые среды обитания наряду с кожей и почками появлялись и другие органы выделения или выделительную функцию начинали вторично выполнять уже имеющиеся органы. Выделительные процессы у животных связаны с активизацией их обмена веществ, а также гораздо более сложными процессами жизнедеятельности.
Простейшие освобождаются путём диффузии их через мембрану. Для удаления излишка воды простейшие имеют сократительные вакуоли. Губки и кишечнополостные — продукты обмена удаляют тоже путём диффузии. Первые выделительные органы самого простого строения появляются у плоских червей и немертин . Они носят название протонефридиев, или пламенные клетки. У кольчатых червей в каждом сегменте тела имеется по паре специализированных выделительных органов — метанефридиев. Органами выделения ракообразных являются зелёные железы, расположенные у основания антенн. Моча накапливается в мочевом пузыре, а затем изливается наружу. У насекомых имеются мальпигиевы трубочки, открывающиеся в пищеварительный тракт. Выделительная система у всех позвоночных в основных чертах одинакова: она состоит из почечных телец — нефронов, с помощью которых из крови удаляются продукты метаболизма. У птиц и млекопитающих в процессе эволюции выработалась почка третьего типа — метанефрос, канальцы которой имеют два сильно извитых участка (как у человека) и длинную петлю Генле. В длинных участках почечного канальца происходит обратное всасывание воды, что позволяет животным успешно приспособиться к жизни на суше и экономно расходовать воду.
Таким образом, в различных группах живых организмов можно наблюдать различные органы выделения, адаптирующие данные организмы к выбранной ими среде обитания. Различное строение органов выделения ведёт к появлению различий в количестве и виде выделяемых продуктов обмена веществ. Наиболее общими продуктами выделения для всех организмов являются аммиак, мочевина и мочевая кислота. Далеко не все продукты обмена выводятся из организма. Многие из них являются полезными и входят в состав клеток этого организма.
Пути выделения продуктов обмена веществ
В результате обмена веществ образуются более простые конечные продукты: вода, углекислый газ, мочевина, мочевая кислота и др. они, а также избыток минеральных солей удаляются из организма. Углекислый газ и некоторое количество воды в виде пара выводится через лёгкие. Основное количество воды (около 2 литров) с растворёнными в ней мочевиной, хлористым натрием и другими неорганическими солями выводится через почки и в меньшем количестве через потовые железы кожи. Функцию выделения до некоторой степени выполняет и печень. Соли тяжёлых металлов (меди, свинца), которые случайно попали с пищей в кишечник и являются сильными ядами, а также продукты гниения всасываются из кишечника в кровь и поступают в печень. Здесь они обезвреживаются — соединяются с органическими веществами, теряя при этом токсичность и способность всасываться в кровь, — и с желчью выводятся через кишечник, лёгких и кожи из организма удаляются конечные продукты диссимиляции, вредные вещества, избыток воды и неорганических веществ и поддерживается постоянство внутренней среды.
Органы выделения
Образующиеся в процессе обмена вещества вредные продукты распада (аммиак, мочевая кислота, мочевина и др.) должны быть удалены из организма. Это необходимое условие жизнедеятельности, поскольку накопление их вызывает самоотравление организма и гибель. В выведении ненужных организму веществ участвуют многие органы. Все нерастворимые в воде и, следовательно, не всасывающиеся в кишечнике вещества выводятся с калом. Углекислый газ, вода (частично), удаляются через лёгкие, а вода, соли, некоторые органические соединения — с потом через кожу. Однако большая часть продуктов распада выделяется в составе мочи через мочевыделительную систему. У высших позвоночных животных и у человека выделительная система состоит из двух почек с их выводными протоками — мочеточниками, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала, по которому моча выводится наружу при сокращении мускулатуры стенок мочевого пузыря.
Почки — главный орган выделения, так как в них происходит процесс образования мочи.
Строение и работа почек
Почки — парный орган бобовидной формы — расположены на внутренней поверхности задней стенки брюшной полости на уровне поясницы. К почкам подходят почечные артерии и нервы, а отходят от них мочеточники и вены. Вещество почки состоит из двух слоёв: наружный (корковый ) более тёмный, и внутренний (мозговой ) светлый.
Мозговое вещество представлено многочисленными извитыми канальцами, идущими от капсул нефронов и возвращающимися в кору почек. Светлый внутренний слой состоит из собирательных трубок, образующих пирамидки, обращённые вершинами внутрь и заканчивающиеся отверстиями. По извитым почечным канальцами, густо оплетёнными капиллярами, из капсулы проходит первичная моча. Из первичной мочи в капилляры возвращается (реабсорбируется) часть воды, глюкоза. Оставшаяся более концентрированная вторичная моча поступает в пирамидки.
Почечная лоханка имеет форму воронки, широкой стороной обращённой к пирамидкам, узкой — к воротам почки. К ней примыкают две большие чаши. По трубочкам пирамидок, через сосочки, вторичная моча просачивается сначала в малые чашечки (их 8-9 штук), затем в две большие чашечки, а из них в почечную лоханку, где собирается и проводится в мочеточник.
Ворота почки — вогнутая сторона почки, от которой отходит мочеточник. Здесь же в почку входит почечная артерия и отсюда же выходит почечная вена. По мочеточнику вторичная моча постоянно стекает в мочевой пузырь. По почечной артерии непрерывно приносится кровь, подлежащая очистке от конечных продуктов жизнедеятельности. После прохождения через сосудистую систему почки кровь из артериальной становится венозной и выносится в почечную вену.
Мочеточники . Парные трубки 30–35 см длиной, состоят из гладкой мускулатуры, выстланы эпителием, снаружи покрыты соединительной тканью. Соединяют почечную лоханку с мочевым пузырём.
Мочевой пузырь . Мешок, стенки которого состоят из гладкой мускулатуры, выстланной переходным эпителием. У мочевого пузыря выделяют верхушку, тело и дно. В области дна к нему под острым углом подходят мочеточники. От дна же — шейки — начинается мочеиспускательный канал. Стенка мочевого пузыря состоит из трёх слоёв: слизистой оболочки, мышечного слоя и соединительнотканной оболочки. Слизистая оболочка выстлана переходным эпителием, способным собираться в складки и растягиваться. В области шейки мочевого пузыря имеется сфинктер (мышечный сжиматель). Функция мочевого пузыря заключается в накапливании мочи и при сокращении стенок выделять мочу наружу через (3 — 3,5 часа).
Мочеиспускательный канал . Трубка, стенки которой состоят из гладкой мускулатуры, выстланной эпителием (многорядным и цилиндрическим). У выходного отверстия канала имеется сфинктер. Выводит мочу во внешнюю среду.
Каждая почка состоит из огромного количества (около миллиона) сложных образований — нефронов . Нефрон — функциональная единица почки. Капсулы расположены в корковом слое почки, тогда как канальцы — преимущественно в мозговом. Капсула нефрона напоминает шар, верхняя часть которого вдавлена в нижнюю, так что между его стенками образуется щель — полость капсулы.
От неё отходит тоненькая и длинная извитая трубочка — каналец. Стенки канальца, как и каждая из двух стенок капсулы, образованы одним слоем эпителиальных клеток.
Почечная артерия, войдя в почку, делится на большое количество веточек. Тонкий сосуд, называющийся переносящей артерией, заходит во вдавленную часть капсулы, образуя там клубочек капилляров. Капилляры собираются в сосуд, который выходит из капсулы, — выносящую артерию. Последняя подходит к извилистому канальцу и снова распадается на капилляры, оплетающие его. Эти капилляры собираются в вены, которые, сливаясь, образуют почечную вену и выносят кровь из почки.
Нефроны
Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, который состоит из капсулы клубочка, имеющей форму двустенного бокала, и канальцев. Капсула охватывает клубочковую капиллярную сеть, в результате формируется почечное (мальпигиево) тельце.
Капсула клубочка продолжается в проксимальный извитый каналец . За ним следует петля нефрона , состоящая из нисходящей и восходящей частей. Петля нефрона переходит в дистальный извитый каналец , впадающий в собирательную трубочку . Собирательные трубочки продолжаются в сосочковые протоки. На всём протяжении канальцы нефрона окружены прилегающими к ним кровеносными капиллярами.
Образование мочи
Моча образуется в почках из крови, которой почки хорошо снабжаются. В основе мочеобразования лежат два процесса — фильтрация и реабсорбция.
Фильтрация происходит в капсулах. Диаметр приносящей артерии больше, чем выносящей, поэтому давление крови в капиллярах клубочка достаточно высокое (70–80 мм рт.ст.). благодаря такому высокому давлению плазма крови вместе с растворёнными в ней неорганическими и органическими веществами проталкивается сквозь тонкую стенку капилляра и внутреннюю стенку капсулы. При этом профильтровываются все вещества с относительно малым диаметром молекул. Вещества с крупными молекулами (белки), а также форменные элементы крови остаются в крови. Таким образом, в результате фильтрации образуется первичная моча , в состав которой входят все компоненты плазмы крови (соли, аминокислоты, глюкоза и другие вещества) за исключением белков и жиров. Концентрация этих веществ в первичной моче такая же, как ив плазме крови.
Образовавшаяся в результате фильтрации в капсулах первичная моча поступает в канальцы. По мере её прохождения по канальцам эпителиальные клетки их стенок отбирают обратно, возвращают в кровь значительное количество воды и необходимые организму вещества. Этот процесс называется реабсорбцией . В отличие от фильтрации он протекает за счёт активной деятельности клеток канальцевого эпителия с затратами энергии и поглощением кислорода. Некоторые вещества (глюкоза, аминокислоты) реабсорбируют полностью, так что во вторичной моче , которая поступает в мочевой пузырь, их нет. Другие вещества (минеральные соли) всасываются из канальцев в кровь в необходимых организму количествах, а остальное количество выводится наружу.
Большая суммарная поверхность почечных канальцев (до 40–50 м 2) и активная деятельность их клеток способствуют тому, что из 150 литров суточной первичной мочи образуется только 1,5–2,0 литра вторичной (конечной). У человека за час образуется до 7200 мл первичной мочи, а выделяется 60–120 мл вторичной. Это значит, что 98–99% её всасывается обратно. Вторичная моча отличается от первичной отсутствием сахара, аминокислот и повышенной концентрацией мочевины (почти в 70 раз).
Непрерывно образующаяся моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь (резервуар мочи), из которого по мочеиспускательному каналу периодически выводится из организма.
Регуляция деятельности почек
Деятельность почек, как и деятельность других выделительных систем, регулируется нервной системой и железами внутренней секреции - главным образом.
гипофизом . Прекращение работы почек неминуемо ведёт к смерти, наступающей в результате отравления организма вредными продуктами обмена веществ.
Функции почек
Почки являются основным органом выделения. Они выполняют в организме множество различных функций.
| Функция | |
| Выделительная | Почки удаляют из организма избыток воды, органических и неорганических веществ, продукты азотного обмена. |
| Регуляция водного баланса | Позволяет контролировать объём крови, лимфы и внутриклеточной жидкости за счёт изменения объёма выводимой с мочой воды. |
| Регуляция постоянства осмотического давления жидкостей (осморегуляция) | Происходит за счёт изменения количества выводимых осмотически активных веществ. |
| Регуляция ионного состава жидкостей | Обусловлена возможностью избирательного изменения интенсивности экскреции различных ионов с мочой. Влияет также и на кислотноосновное состояние путём экскреции водородных ионов. |
| Образование и выделение в кровоток физиологически активных веществ | Гормоны, витамины, ферменты. |
| Регуляция | Регуляция артериального давления путём изменения объёма циркулирующей в организме крови. |
| Регуляция эритропоэза | Выделяющийся гормон эритропоэтин влияет на активность деления стволовых клеток красного костного мозга, изменяя тем самым количество форменный элементов (эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов ) в крови. |
| Образование гуморальных факторов | Свёртывание крови (тромбобластина, тромбоксана ), а также участие в обмене физиологического антикоагулянта гепарина. |
| Метаболистическая | Принимают участие в обмене белков, липидов и углеводов. |
| Защитная | Обеспечивают выделение из организма различных токсичных соединений. |
Выделение у растений
Растения , в отличие от животных, выделяют лишь небольшие количества азотистых продуктов, которые выводятся в виде аммиака путём диффузии. Водные растения выделяют продукты метаболизма путём диффузии в окружающую среду. Наземные же растения накапливают ненужные вещества (соли и органические вещества — кислоты) в листьях — и освобождаются от них при листопаде или же накапливают их в стеблях и листьях, которые осенью отмирают. За счёт изменения тургорного давления в клетках растения могут переносить даже значительные сдвиги в осмотической концентрации окружающей жидкости до тех пор, пока она остаётся ниже осмотической концентрации внутри клеток. Если же концентрация растворённых веществ в окружающей жидкости выше, чем внутри клеток, то происходит плазмолиз и гибель клеток.
Продолжение. См. No 45, 46/2002
Терминологические диктанты
Учебно-методическое пособие для 9-х классов
5. Основной строительный материал клеток – ... (белки ).
6. Запасные вещества, откладывающиеся в подкожной клетчатке – ... (жиры ), в печени в виде гликогена – ... (углеводы ).
7. Влияющие на обмен веществ соединения различной природы, при отсутствии или недостатке которых возникают различные заболевания – ... (витамины ).
8. При отсутствии в пище витаминов возникает … (авитаминоз ).
9. Причиной цинги является недостаток витамина … (С ).
10. Нарушение зрения – «куриная слепота» – возникает при недостатке витамина … (А ).
11. Недостаток витамина D вызывает у детей заболевание – ... (рахит ).
12. Примерная суточная потребность в … (углеводах ) составляет 400–600 г.
Выделение
1. Удаление из организма конечных продуктов обмена веществ называют … (выделением ).
2. Органы, выводящие из организма конечные продукты обмена веществ: ... (почки, кожа, легкие ).
3. На продольном разрезе почки выделяют два слоя – наружный, или … (корковый ), и внутренний, или … (мозговой ).
4. У вогнутого края почки расположена небольшая полость, называемая … (почечной лоханкой ).
5. Мочеточник соединяет почку с … (мочевым пузырем ).
6. В состав структурной и функциональной единицы почки входят: ... (почечная капсула, капиллярный клубочек, почечный каналец ).
7. Жидкость, образовавшаяся в полости почечной капсулы, называется … (первичной мочой ), а в полости почечного канальца – ... (вторичной мочой ).
8. Центр рефлекса мочеиспускания расположен в … (спинном мозге ), он находится под контролем … (коры больших полушарий ).
9. Наружный покров тела – ... (кожа ).
10. Поддержание постоянной температуры тела – ... (терморегуляция ).
Система опоры и движения
1. Функции скелета – ... (опорная и защитная ).
2. Скелет головы – ... (череп ).
3. Скелет головы состоит из двух частей – ... (мозговой и лицевой ).
4. Отделы скелета туловища – ... (позвоночник и грудная клетка ).
5. Позвонки состоят из … (тела, дуги и отростков ).
6. Дуги позвонков образуют … (позвоночный канал ).
7. Соседние позвонки отделены друг от друга … (хрящевыми дисками ).
8. Грудную клетку образуют … (грудина и 12 пар ребер ).
9. Плечевой пояс образуют … (лопатка и ключица ).
10. Три отдела скелета верхней конечности: ... (плечо, предплечье и кисть ).
11. Три отдела кисти – ... (запястье, пясть и пальцы ).
12. Три отдела нижней конечности – ... (бедро, голень, стопа ).
13. Голень состоит из … (большой и малой берцовых костей )
14. Стопа имеет три отдела – ... (предплюсна, плюсна и пальцы ).
15. Плотная, сросшаяся с костью оболочка, – ... (надкостница ).
16. Полости трубчатых костей заполнены … (костным мозгом ).
17. Виды соединений костей – ... (неподвижное, полуподвижное и подвижное ).
18. Подвижное соединение костей – ... (сустав ).
19. Нарушение целостности кости – ... (перелом ).
20. Кости бывают … (трубчатые и плоские губчатые ).
21. При переломе конечности, на нее накладывают … (шину ).
22. Мышечная ткань, из которой состоят скелетные мышцы, называется… (поперечнополосатой ).
23. Мышцы прикрепляются к костям с помощью… (сухожилий ).
24. Мышцы, придающие лицу определенное выражение, называются… (мимическими ).
Развитие организма человека
1. Способ размножения человека – ... (половой ).
2. Клетка, в которой содержится запас питательных веществ, необходимых для развития зародыша, называется … (яйцеклеткой ).
3. Процесс слияния мужской и женской половых клеток называется … (оплодотворением ).
4. Мужские и женские половые железы – ... (семенники и яичники ).
5. Мышечный орган, который служит для вынашивания и питания плода, называется … (маткой ).
6. Период внутриутробного вынашивания плода – ... (беременность ).
7. Процесс изгнания плода из матки – ... (роды ).
8. Первый месяц жизни ребенка называют периодом … (новорожденности ).
9. Период от 3 до 7 лет называют … (дошкольным ).
10. Период роста и развития, начинающийся с 11 лет, называют … (подростковым ).
11 . Ускорение роста и развития – ... (акселерация ).
12. Замедление роста и развития организма – ... (ретардация ).
Органы чувств и восприятие
1. Система, состоящая из рецептора, проводящих нервных путей и мозговых центров, называется … (анализатором ).
2. Зоны, обеспечивающие тесное взаимодействие между анализаторами и участвующие в процессах восприятия образов, называют … (ассоциативными ).
3. Глаза от ветра и пыли защищают … (веки и ресницы ).
4. Излишки слезной жидкости стекают в носовую полость через … (слезный проток ).
5. Глаза находятся в полости костного углубления –... (глазнице ).
6. Три оболочки глазного яблока – ... (белочная, сосудистая и сетчатая ).
7. Передняя прозрачная часть белочной оболочки называется … (роговицей ).
8. Цвет глаз определяется … (радужной оболочкой ).
9. Зрительные рецепторы расположены в … (сетчатке ).
10. За зрачком расположен прозрачный двояковыпуклый … (хрусталик ).
11. Прозрачная желеобразная масса, заполняющая пространство позади хрусталика, называется … (стекловидным телом ).
12. Место на сетчатке, откуда отходит зрительный нерв, называется … (слепым пятном ).
13. Следствием увеличения кривизны хрусталика является … (близорукость ).
14. Орган слуха состоит из … (наружного уха, среднего уха и внутреннего уха ).
15. Полость среднего уха соединена с носоглоткой узким проходом – ... (слуховой, или Евстахиевой, трубой ).
16. В среднем ухе расположены три косточки – ... (молоточек, наковальня и стремечко ).
17. На мембране канала улитки находятся воспринимающие клетки – ... (слуховые рецепторы ).
18. Положение нашего тела в пространстве контролируется органом равновесия, который называют … (вестибулярным аппаратом ).
19. Рецепторы, воспринимающие прикосновение, давление, тепло, холод, боль находятся в … (коже ).
20. В верхней части носовой полости расположен орган … (обоняния ).
21. Рецепторы, воспринимающие сладкое, расположены на … (кончике языка ).
22. Главным органом осязания у человека является … (рука ).
Поведение и психика
1. Наиболее простые рефлексы относятся к врожденным, которые называют также … (безусловными ).
2. Сложные формы проявления безусловных рефлексов у животных называются … (инстинктами ).
3. Приобретенные в течение жизни реакции, с помощью которых происходит приспособление организма к меняющимся воздействиям среды, называют … (условными рефлексами ).
4. При образовании условных рефлексов между центрами анализаторов и центрами безусловных рефлексов возникает … (временная связь ).
5. Основа нашего поведения – это … (умения и навыки ).
6. Запоминание, сохранение и последующее воспроизведение человеком его опыта называется … (памятью ).
7. Способность человека совершать сознательные действия, которые требуют преодоления внешних и внутренних трудностей, называется … (волей ).
8 . Условные рефлексы, которые перестают быть жизненно важными, постепенно … (угасают ).
9. Типы темперамента... (холерик, сангвиник, флегматик, меланхолик ).
10. Предупреждение заболевания называется … (профилактикой ).
Выделение — совокупность физиологических процессов, направленных на удаление из организма конечных продуктов обмена веществ (осуществляют почки, потовые железы, легкие, желудочно-кишечный тракт и др.).
Выделение (экскреция ) — процесс освобождения организма от конечных продуктов метаболизма, избытка воды, минеральных (макро- и микроэлементов), питательных, чужеродных и токсичных веществ и тепла. Выделение происходит в организме постоянно, что обеспечивает поддержание оптимального состава и физико-химических свойств его внутренней среды и прежде всего крови.
Конечными продуктами метаболизма (обмена веществ) являются углекислый газ, вода, азотсодержащие вещества (аммиак, мочевина, креатинин, мочевая кислота). Углекислый газ и вода образуются при окислении углеводов, жиров и белков и выделяются из организма в основном в свободном виде. Небольшая часть углекислого газа выделяется в виде бикарбонатов. Азотсодержащие продукты метаболизма образуются при распаде белков и нуклеиновых кислот. Аммиак образуется при окислении белков и удаляется из организма преимущественно в виде мочевины (25-35 г/сут) после соответствующих превращений в печени и солей аммония (0,3-1,2 г/сут). В мышцах при распаде креатинфосфата образуется креатин, который после дегидратации превращается в креатинин (до 1,5 г/сут) и в такой форме удаляется из организма. При распаде нуклеиновых кислот образуется мочевая кислота.
В процессе окисления питательных веществ всегда выделяется тепло, избыток которого необходимо отводить от места его образования в организме. Эти образующиеся в результате метаболических процессов вещества должны постоянно удаляться из организма, а избыток тепла рассеиваться во внешнюю среду.
Органы выделения человека
Процесс выделения имеет важное значение для гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от конечных продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы, чужеродных и токсических веществ, а также избытка воды, солей и органических соединений, поступивших с пищей или образовавшихся в результате обмена веществ. Основное значение органов выделения состоит в поддержании постоянства состава и объема жидкости внутренней среды организма, прежде всего крови.
Органы выделения:
- почки - удаляют избыток воды, неорганических и органических веществ, конечные продукты обмена;
- легкие — выводят углекислый газ, воду, некоторые летучие вещества, например пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении;
- слюнные и желудочные железы — выделяют тяжелые металлы, ряд лекарственных препаратов (морфий, хинин) и чужеродных органических соединений;
- поджелудочная железа и кишечные железы - экскретируют тяжелые металлы, лекарственные вещества;
- кожа (потовые железы) - выделяют воду, соли, некоторые органические вещества, в частности мочевину, а при напряженной работе — молочную кислоту.
Общая характеристика системы выделения
Система выделения - это совокупность органов (почки, легкие, кожа, пищеварительный тракт) и механизмов регуляции, функцией которых является экскреция различных веществ и рассеяние избытка тепла из организма в окружающую среду.
Каждый из органов системы выделения играет ведущую роль в удалении тех или иных экскретируемых веществ и рассеянии тепла. Однако эффективность системы выделения достигается за счет их совместной работы, которая обеспечивается сложными регуляторными механизмами. При этом изменение функционального состояния одного из выделительных органов (вследствие его повреждения, заболевания, исчерпания резервов) сопровождается изменением выделительной функции других, входящих в целостную систему выделения организма. Например, при избыточном выведении воды через кожу при усиленном потоотделении в условиях действия высокой внешней температуры (летом или во время работы в горячих цехах на производстве) снижается образование мочи почками и ее выведение — уменьшается диурез. При уменьшении экскреции азотистых соединений с мочой (при заболеваниях почек) увеличивается их удаление через легкие, кожу, пищеварительный тракт. Это является причиной возникновения «уремического» запаха изо рта у больных тяжелыми формами острой или хронической почечной недостаточности.
Почки играют ведущую роль в экскреции азотсодержащих веществ, воды (в нормальных условиях более половины ее объема от суточного выделения), избытка большинства минеральных веществ (натрия, калия, фосфатов и др.), избытка питательных и чужеродных веществ.
Легкие обеспечивают удаление более 90% углекислого газа, образующегося в организме, паров воды, некоторых летучих веществ, попавших или образующихся в организме (алкоголь, эфир, хлороформ, газы автотранспорта и промышленных предприятий, ацетон, мочевина, продукты деградации сурфактанта). При нарушении функций почек усиливается выделение мочевины с секретом желез дыхательных путей, разложение которой приводит к образованию аммиака, что обусловливает появление специфического запаха из рта.
Железы пищеварительного тракта (включая слюнные железы) играют ведущую роль в выделении избытка кальция, билирубина, желчных кислот, холестерола и его производных. Они могут выделять соли тяжелых металлов, лекарственные вещества (морфин, хинин, салицилаты), чужеродные органические соединения (например, красители), небольшое количество воды (100-200 мл), мочевины и мочевой кислоты. Их выделительная функция усиливается при нагрузке организма избыточным количеством различных веществ, а также при заболеваниях почек. При этом значительно возрастает выведение продуктов обмена белков с секретами пищеварительных желез.
Кожа имеет ведущее значение в процессах отдачи организмом тепла в окружающую среду. В коже есть специальные органы выделения — потовые и сальные железы. Потовые железы играют важную роль в выделении воды, особенно в условиях жаркого климата и (или) интенсивной физической работы, в том числе в горячих цехах. Выделение воды с поверхности кожи колеблется от 0,5 л/сут в покое до 10 л/сут в жаркие дни. С потом выделяются также соли натрия, калия, кальция, мочевина (5-10% от общего выводимого из организма ее количества), мочевая кислота, около 2% углекислого газа. Сальные железы секретируют особое жировое вещество — кожное сало, которое выполняет защитную функцию. Оно состоит на 2/3 из воды и 1/3 из неомыляемых соединений — холестерола, сквалена, продуктов обмена половых гормонов, кортикостероидов и др.
Функции выделительной системы
Выделение — освобождение организма от конечных продуктов обмена, чужеродных веществ, вредных продуктов, токсинов, лекарственных веществ. В результате обмена веществ в организме образуются конечные продукты, которые не могут организмом дальше использоваться и поэтому должны удаляться из него. Часть этих продуктов является токсичными для органов выделения, поэтому в организме формируются механизмы, направленные на превращение этих вредных веществ либо в безвредные, либо менее вредные для организма. Например, аммиак, образующийся в процессе обмена белков, оказывает вредное воздействие на клетки почечного эпителия, поэтому в печени аммиак превращается в мочевину, которая не оказывает вредного действия на почки. Кроме того в печени происходит обезвреживание таких токсических веществ как фенол, индол и скатол. Эти вещества соединяются с серной и глюкуроновой кислотами, образуя менее токсичные вещества. Таким образом, процессам выделения предшествуют процессы так называемого защитного синтеза, т.е. превращение вредных веществ в безвредные.
К органам выделения относятся: почки, легкие, желудочно- кишечный тракт, потовые железы. Все эти органы выполняют следующие важные функции: удаление продуктов обмена; участие в поддержании постоянства внутренней среды организма.
Участие органов выделения в поддержании водно-солевого баланса
Функции воды: вода создает среду, в которой протекают все метаболические процессы; является частью структуры всех клеток организма (связанная вода).
Организм человека на 65-70% в целом состоит из воды. В частности у человека со средним весом 70 кг в организме находится около 45 л воды. Из этого количества 32 л составляет внутриклеточная вода, которая участвует в построении структуры клеток, а 13 л — внеклеточная вода, из которой 4,5 л составляет кровь и 8,5 л межклеточная жидкость. Человеческий организм постоянно теряет воду. Через почки выводится около 1,5 л воды, которая разводит токсические вещества, уменьшая их токсическое действие. С потом теряется около 0,5 л воды в сутки. Выдыхаемый воздух насыщен водяными парами и в таком виде удаляется 0,35 л. С конечными продуктами переваривания пищи удаляется около 0,15 л воды. Таким образом, в течение суток из организма удаляется около 2,5 л воды. Для сохранения водного баланса такое же количество должно поступать в организм: с продуктами питания и питьем в организм поступает около 2 л воды и 0,5 л воды образуется в организме в результате обмена веществ (обменная вода), т.е. приход воды равен 2,5 л.
Регуляция водного баланса. Ауторегуляция
Этот процесс запускается с отклонением константы содержания воды в организме. Количество воды в организме — жесткая константа, так как при недостаточном поступлении воды очень быстро наступает сдвиг рН и осмотического давления, что приводит к глубокому нарушению обмена вешеств в клетке. О нарушении водного баланса организма сигнализирует субъективное чувство жажды. Оно возникает при недостаточном поступлении воды в организм или при избыточном ее выделении (усиленное потоотделение, диспепсии, при избыточном поступлении минеральных солей, т.е. при повышении осмотического давления).
В различных участках сосудистого русла особенно в области гипоталамуса (в супраоптическом ядре) находятся специфические клетки — осморецепторы, содержащие вакуоль (пузырек), заполненную жидкостью. Эти клетки огибает капиллярный сосуд. При повышении осмотического давления крови в силу разности осмотического давления жидкость из вакуоли будет выходить в кровь. Выход воды из вакуоли приводит к ее сморщиванию, что вызывает возбуждение клеток осморецепторов. Кроме этого, возникает ощущение сухости слизистой оболочки полости рта и глотки, при этом раздражаются рецепторы слизистой оболочки, импульсы от которых так же поступают в гипоталамус и усиливают возбуждение группы ядер, называемых центром жажды. Нервные импульсы от них поступают в кору головного мозга и там формируется субъективное чувство жажды.
При увеличении осмотического давления крови начинают формироваться реакции, которые направлены на восстановление константы. Вначале используется резервная вода из всех водных депо, она начинает переходить в кровь, кроме того раздражение осморецепторов гипоталамуса стимулирует выделение АДГ. Он синтезируется в гипоталамусе, а депонируется в задней доле гипофиза. Выделение этого гормона приводит к уменьшению диуреза за счет увеличения обратного всасывания воды в почках (особенно в собирательных трубочках). Таким образом, организм освобождается от избытка солей при минимальных потерях воды. На основе субъективного ощущения жажды (мотивации жажды) формируются поведенческие реакции, направленные на поиск и прием воды, что приводит к быстрому возвращению константы осмотического давления к нормальному уровню. Так осуществляется процесс регуляции жесткой константы.
Водное насыщение осуществляется в две фазы:
- фаза сенсорного насыщения, возникает при раздражении водой рецепторов слизистой оболочки полости рта и глотки, в кровь выходит депонированная вода;
- фаза истинного или метаболического насыщения, возникает в результате всасывания принятой воды в тонкой кишке и поступления ее в кровь.
Выделительная функция различных органов и систем
Выделительная функция пищеварительного тракта сводится не только к удалению непереваренных остатков пищи. Например, у больных нефритом удаляются азотистые шлаки. При нарушении тканевого дыхания недоокисленные продукты сложных органических веществ также появляются в слюне. При отравлениях у больных с симптомами уремии наблюдается гиперсаливация (усиленное слюноотделение), которую в определенной степени можно рассматривать как дополнительный выделительный механизм.
Через слизистую оболочку желудка выделяются некоторые красители (метиленовый синий или конгорот), что используется для диагностики заболеваний желудка при одновременной гастроскопии. Кроме того, через слизистую желудка удаляются соли тяжелых металлов, лекарственные вещества.
Поджелудочная железа и кишечные железы так же экскретируют соли тяжелых металлов, пурины и лекарственные вещества.
Выделительная функция легких
С выдыхаемым воздухом легкие удаляют углекислый газ и воду. Кроме того через альвеолы легких удаляется большинство ароматических эфиров. Через легкие удаляются так же сивушные масла (опьянение).
Выделительная функция кожи
Сальные железы при нормальном функционировании выделяют конечные продукты обмена. Секрет сальных желез служит для смазывания кожи жиром. Выделительная функция молочных желез проявляется в период лактации. Поэтому при попадании в организм матери токсических и лекарственных веществ, эфирных масел они выделяются с молоком и могут оказывать воздействие на организм ребенка.
Собственно выделительными органами кожи являются потовые железы, которые удаляют конечные продукты обмена и тем самым участвуют в поддержании многих констант внутренней среды организма. С потом из организма удаляется вода, соли, молочная и мочевая кислоты, мочевина, креатинин. В норме доля потовых желез в удалении продуктов белкового обмена невелика, но при заболеваниях почек, особенно при острой почечной недостаточности, потовые железы значительно увеличивают объем выделяемых продуктов в результате увеличения потоотделения (до 2 л и более) и значительного увеличения содержания мочевины в поте. Иногда мочевины удаляется настолько много, что она в виде кристалликов откладывается на теле и белье больного. С потом могут удаляться токсины и лекарственные вещества. Для некоторых веществ потовые железы являются единственным органом выделения (например, мышьяковистая кислота, ртуть). Эти вещества, выделяясь с потом, накапливаются в волосяных луковицах, покровах, что позволяет определить наличие данных веществ в организме даже спустя много лет после его гибели.
Выделительная функция почек
Почки являются главными органами выделения . Им принадлежит ведущая роль в поддержании постоянной внутренней среды (гомеостаза).
Функции почек весьма обширны и принимают участие:
- в регуляции объема крови и других жидкостей составляющих внутреннюю среду организма;
- регулируют постоянное осмотическое давление крови и других жидкостей организма;
- регулируют ионный состав внутренней среды;
- регулируют кислотно-щелочное равновесие;
- обеспечивают регуляцию выделения конечных продуктов азотистого обмена;
- обеспечивают экскрецию избытка органических веществ, поступающих с пищей и образовавшихся в процессе обмена веществ (например, глюкозы или аминокислоты);
- регулируют метаболизм (обмен веществ белков, жиров и углеводов);
- участвуют в регуляции АД;
- участвуют в регуляции эритропоэза;
- участвуют в регуляции свертывания крови;
- участвуют в секреции ферментов и физиологически активных веществ: ренин, брадикинин, простагландины, витамин D.
Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, в нем осуществляются процесс мочеобразования. В каждой почке около 1 млн нефронов.
Образование конечной мочи является результатом трех главных процессов, происходящих в нефроне: , и секреции.
Клубочковая фильтрация
Образование мочи в почках начинается с фильтрации плазмы крови в почечных клубочках. На пути фильтрации воды и низкомолекулярных соединений имеется три барьера: эндотелий капилляров клубочка; базальная мембрана; внутренний листок капсулы клубочка.
При нормальной скорости кровотока крупные молекулы белка образуют барьерный слой на поверхности пор эндотелия, препятствуя прохождению через них форменных элементов и мелкодисперсных белков. Низкомолекулярные компоненты плазмы крови мог>т свободно достигать базальной мембраны, которая является одной из важнейших составных частей фильтрующей мембраны клубочка. Поры базальной мембраны ограничивают прохождение молекул в зависимости от их размера, формы и заряда. Отрицательно заряженная стенка пор затрудняет прохождение молекул с одноименным зарядом и ограничивает прохождение молекул размером более 4-5 нм. Последним барьером на пути фильтруемых веществ является внутренний листок капсулы клубочка, который образован эпителиальными клетками — подоцитами. Подоциты имеют отростки (ножки), которыми они прикрепляются к базальной мембране. Пространство между ножками перегораживается щелевыми мембранами, которые ограничивают прохождение альбуминов и других молекул с большой молекулярной массой. Таким образом, такой многослойный фильтр обеспечивает сохранение форменных элементов и белков в крови, и образование практически безбелкового ультрафильтрата — первичной мочи.
Основной силой, обеспечивающей фильтрацию в почечных клубочках, является гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка. Эффективное фильтрационное давление, от которого зависит скорость клубочковой фильтрации, определяется разностью между гидростатическим давлением крови в капиллярах клубочка (70 мм рт. ст.) и противодействующими ему факторами — онкотическим давлением белков плазмы (30 мм рт. ст.) и гидростатическим давлением ультрафильтрата в капсуле клубочка (20 мм рт. ст.). Следовательно, эффективное фильтрационное давление равно 20 мм рт. ст. (70 — 30 — 20 = 20).
На величину фильтрации оказывают влияние различные внутри- почечные и внепочечные факторы.
К почечным факторам относятся: величина гидростатического давления крови в капиллярах клубочка; количество функционирующих клубочков; величина давления ультрафильтрата в капсуле клубочка; степень проницаемости капилляров клубочка.
К внепочечным факторам относятся: величина кровяного давления в магистральных сосудах (аорта, почечная артерия); скорость почечного кровотока; величина онкотического давления крови; функциональное состояние других выделительных органов; степень гидратации тканей (количество воды).
Канальцевая реабсорбция
Реабсорбция — обратное всасывание из первичной мочи в кровь воды и веществ, необходимых для организма. В почках человека за сутки образуется 150-180 л фильтрата или первичной мочи. Конечной или вторичной мочи выделяется около 1,5 л, остальная жидкая часть (т.е. 178,5 л) всасывается в канальцах и собирательных трубочках. Обратное всасывание различных веществ осуществляется за счет активного и пассивного транспорта. Если вещество реабсорбируется против концентрационного и электрохимического градиента (т.е. с затратой энергии), то такой процесс называется активным транспортом. Различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первично-активным транспортом называется перенос веществ против электрохимического градиента, осуществляется за счет энергии клеточного метаболизма. Пример: перенос ионов натрия, который происходит при участии фермента натрий-калий АТФазы, использующей энергию аденозинтрифосфата. Вторично-активным транспортом называется перенос веществ против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки. С помощью такого механизма происходит реабсорбция глюкозы и аминокислот.
Пассивный транспорт — происходит без затрат энергии и характеризуется тем, что перенос веществ происходит по электрохимическому, концентрационному и осмотическому градиенту. За счет пассивного транспорта реабсорбируются: вода, углекислый газ, мочевина, хлориды.
Реабсорбция веществ в различных отделах нефрона неодинакова. В проксимальном сегменте нефрона из ультрафильтрата в обычных условиях реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, витамины, микроэлементы, натрий и хлор. В последующих отделах нефрона реабсорбируются только ионы и вода.
Большое значение в реабсорбции воды и ионов натрия, а также в механизмах концентрирования мочи имеет функционирование поворотно-противоточной системы. Петля нефрона имеет два колена — нисходящее и восходящее. Эпителий восходящего колена обладает способностью активно переносить ионы натрия в межклеточную жидкость, но стенка этого отдела непроницаема для воды. Эпителий нисходящего колена пропускает воду, но не имеет механизмов транспорта ионов натрия. Проходя через нисходящий отдел петли нефрона и отдавая воду, первичная моча становится более концентрированной. Реабсорбция воды происходит пассивно за счет того, что в восходящем отделе происходит активная реабсорбция ионов натрия, которые поступая в межклеточную жидкость, повышают в ней осмотическое давление и способствуют реабсорбции воды из нисходящих отделов.
Продукты выделения
Конечные продукты диссимиляции - главные объекты выделения. Это углекислый газ и вода - конечные продукты окисления всех веществ и аммиак, образующийся только при окислении белков и других азотсодержащих продуктов.
Аммиак - один из конечных продуктов азотистого обмена. Большая часть азота, образующегося в ходе процессов белкового обмена, выделяется из организма именно в виде аммиака. Аммиак растворим в воде. Он чрезвычайно токсичен и легко проникает сквозь мембраны всех клеток организма. Выделение аммиака из организма происходит крайне быстро. И хотя в течение суток в организме человека расщепляется около 100 г белка, что эквивалентно освобождению 19,3 г аммиака, концентрация его в крови не превышает 0,001мг%. В моче концентрация аммиака также относительно мала, и составляет примерно 0,04%. Это связано с тем, что образующийся и подлежащий выведению из организма аммиак превращается и выводится в виде значительно менее токсичного соединения - мочевины.
Мочевина образуется, главным образом, в печени. Количество мочевины, выводимой с мочой в сутки, составляет примерно 50-60 г. Таким образом, продукты азотистого обмена практически выводятся с мочой в виде мочевины.
Часть азота выводится из организма в виде мочевой кислоты, образующейся при расщеплении пуринов. К другим конечным азотсодержащим продуктам белкового обмена относятся производные гуанидина - креатин и креатинин. Эти вещества - главные азотосодержащие компоненты мочи, так называемый " азот мочи".
Органы выделенияПроцессы выделения, или экскреции, освобождают организм от чужеродных токсических веществ, а также от избытка солей. К органам выделения относят почки, легкие, кожу, потовые железы, пищеварительные железы, слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и др.
Легкие как орган выделения
Легкие выводят из организма летучие вещества, например, пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя. Легкие также выводят из организма углекислый газ и пары воды.
Пищеварительные железы
Пищеварительные железы и слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта выделяют некоторые тяжелые металлы, ряд лекарственных веществ (морфий, хинин, салицилаты), чужеродные органические соединения (например, краски).
Печень
Важную экскреторную функцию выполняет печень, удаляя из крови гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, продукты азотистого метаболизма и многие другие вещества.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа, как и кишечные железы, помимо экскреции солей тяжелых металлов выделяет пурины и лекарственные вещества. Выделительная функция пищеварительных желез особо проявляет себя при нагрузке организма избыточным количеством различных веществ или увеличении их продукции в организме. Дополнительная нагрузка вызывает изменение скорости их экскреции не только почкой, но и пищеварительной трубкой.
Кожа
С потом из организма выделяются вода и соли, некоторые органические вещества, в частности, мочевина, мочевая кислота, а при напряженной мышечной работе - молочная кислота. Особое место среди органов выделения занимают сальные и молочные железы, так как выделяемые ими вещества - кожное сало и молоко - не являются " шлаками" обмена веществ, а имеют важное физиологическое значение.
Почки
Посредством почек экскреции в первую очередь подлежат конечные продукты обмена (диссимиляции). Первый тип экскреции связан с тем, что почки выделяют конечные продукты азотистого (белкового) обмена и воду. Выведение конечных продуктов белкового обмена связано и с процессами предварительного синтеза веществ. Это второй, более сложный по механизму способ экскреции в организме.
Количество и состав мочиВ сутки из организма человека выводится до 1,5 л мочи. Моча на 95 % состоит из воды; 5% приходится на долю твердых веществ. Ее главные составные части - конечные продукты азотистого обмена: мочевина (2%), мочевая кислота (0,5%), креатинин (0,075%). Остальное приходится, главным образом, на долю солей. За сутки с мочой выводится в среднем 30 г мочевины и 25-30 г ее органических солей. Удельный вес мочи 1020. Активная реакция может быть кислой, нейтральной или щелочной.
Почки и их роль в организме
Функции почек
Значение почек для организма не исчерпывается только их экскреторной функцией.
К невыделительным функциям почек относятся, во-первых, их участие в обмене белков и углеводов. Во-вторых, почки как основной орган выработки эритропоэтинов, участвуют в процессах эритропоэза. В третьих, в почках вырабатываются ряд биологически активных веществ, например, простогландины и ренин, что обуславливает гормональную функцию почек. Кроме того, почки выполняют разные по механизму защитные функции. Почки также принимают участие в регуляции артериального давления. Наконец, почки - это один из главных органов, стоящих на страже констант жидкой внутренней среды организма: рН, осмотического давления, объема жидкой внутренней среды организма.
Таким образом, почка является органом, участвующим в обеспечении постоянства основных физико-химических констант крови и других вне - и внутриклеточных жидкостей организма, циркуляторного гомеостаза, регуляции обмена различных органических и неорганических веществ.
В основе перечисленных функций почки лежат процессы, происходящие в ее паренхиме: ультрафильтрация в клубочках, реабсорбция и секреция веществ в канальцах.
Особенности кровообращения в почках
В обычных условиях через обе почки, составляющие лишь около 0,43% массы тела здорового человека, проходит от 1/4 до 1/5 объема крови, выбрасываемой сердцем. Кровоток в корковом веществе почек достигает 4-5 мл/мин на 1 грамм ткани - это наиболее высокий уровень органного кровотока.
В почках выделяют систему коркового и мозгового кровотока. Хотя емкость сосудистого русла у них примерно одинакова, около 94% крови протекает по системе корковых сосудов и лишь 6% по системе мозговых. Корковый кровоток тесно связан с капиллярами клубочка. Одна из главных особенностей отличающих корковый кровоток от мозгового состоит в том, что в широких пределах изменения артериального давления (от 90 до 190 мм рт. ст.) корковый кровоток почки остается почти постоянным. Это обусловлено специальной системой саморегуляции - ауторегуляции кортикального кровотока. Ауторегуляция коркового кровотока обеспечивает постоянство процессов, лежащих в основе мочеобразования в условиях значительных изменений внепочечной гемодинамики.
Нефрон как структурно-функциональная единица почек
В каждой почке человека около 1 млн нефронов, являющихся ее функциональными единицами. В нефроне происходят основные процессы, определяющие разнообразные функции почек. Каждый нефрон включает в себя клубочек с капсулой, извитой каналец первого порядка, петлю Генле, извитой каналец второго порядка и собирательную трубку.
В разных отделах нефрона протекают разные процессы, определяющие функции почек. С этим связано и расположение частей нефрона. Так клубочек и капсула вместе с извитыми канальцами расположены в корковом веществе почек, тогда как петля Генле и собирательные трубки уходят глубоко в их мозговое вещество.
Процессы, лежащие в основе мочеобразования
В клубочках происходит начальный этап мочеобразования - фильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка безбелковой жидкости - первичной мочи. Второй этап связан с тем, что эта жидкость движется по канальцам, где вода и растворенные в ней вещества с разной скоростью подвергаются обратному всасыванию. Третий процесс - канальцевая секреция - состоит в том, что клетки эпителия нефрона захватывают некоторое количество вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца.
