Укажите какие конечные продукты обмена веществ образуются в организме
Выделение
Выделение – удаление конечных продуктов обмена веществ, которые не могут быть повторно использованы организмом, а так вредных, чужеродных веществ, попавших в организм (яды, лекарства).
К органам, выполняющим функции выделения, относятся: почки, мочеточники,
мочевой пузырь, мочеиспускательный канал, а также легкие, желудочно-кишечный тракт, кожа.
Небольшая часть мочевины и мочевой кислоты, а также лекарства выводятся вместе с секретом желез желудочно-кишечного
тракта. Потовые железы кожи выделяют мочевую кислоту, соли, воду, мочевину. В процессе дыхания из легких
улетучивается углекислый газ, вода, алкоголь, эфиры.
Почкам принадлежит первое место в этом списке: они – главное звено системы мочеотделения, однако при различных болезнях почек (почечной недостаточности) их функция страдает, и компенсаторно возрастает выделение
через другие органы (ЖКТ, легкие, кожа). В этом случае у пациента может появляться неприятный запах мочевины от кожи, изо рта, что доставляет неудобства самим пациентам и их окружению.
Почки
Представляют собой парные бобовидные образования, которые лежат на задней стенке брюшной полости по бокам от позвоночника.
Вес каждой почки около 150 грамм. Снаружи покрыты соединительнотканной и жировой капсулами. Через ворота в почку входит
мочеточник, почечная артерия, вена, лимфатические сосуды и нервы.
На поперечном срезе почки хорошо различаются корковое и мозговое вещество. На периферии почки располагается слой коркового вещества, под
ним глубже лежат пирамиды, образующие мозговое вещество. Между пирамидами хорошо различимы почечные столбы – участки коркового вещества,
вдающиеся вглубь почки. Пирамида вместе с почечным столбом образует почечную долю.
Верхушка почечной пирамиды, обращенная внутрь, называется сосочек. Каждый сосочек усеян мелкими отверстиями, из которых
выделяется моча и поступает в самые начальные участки мочевых путей – малые почечные чашечки. Сливаясь между собой, малые
почечные чашечки образуют большие, которые сливаются в одну большую лоханку, переходящую в мочеточник.
Выходя из ворот почек, мочеточники направляются вниз к мочевому пузырю – резервуару мочи. В мочевом пузыре моча
накапливается, его вместимость составляет около 500 мл. Далее моча направляется в мочеиспускательный канал (уретру),
который открывается во внешнюю среду наружным отверстием.
Функции почек
Вам уже известна основная функция почек – выделительная, скоро мы приступим к ее углубленному изучению, но сейчас коснемся других функций почек. Рекомендую вернуться еще раз к функциям почек по прочтении статьи.
- Удаление из организма конечных продуктов
- Регуляция артериального давления
- Регуляция эритроцитопоэза
- Обеспечение гомеостаза
- Участие в водно-солевом балансе
- Выделяя кислые или щелочные продукты, способствуют постоянству pH крови (водородный показатель)
Из организма удаляется мочевина, мочевая кислота, соли аммиака. Напомню, что мочевина образуется не в почках, а в печени, поэтому почки в данном случае играют роль фильтра.
Осуществляют регуляцию артериального давления за счет выделения ренина (мы поговорим об этом, изучая нефрон)
Регулируют число эритроцитов, вырабатывая гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов
в красном костном мозге.
Поддерживают гомеостаз организма – постоянство внутренней среды.
Выделительная и кровеносная системы очень тесно взаимосвязаны, в чем мы убедимся по ходу изучения выделительной системы.
Нефрон
Нефрон (от гр. nephros – почка) – структурно-функциональная единица почки, состоящая из почечного тельца и канальцев.
В составе почечного тельца различают сосудистый клубочек (капиллярный, мальпигиев), и покрывающую его капсулу Боумена-Шумлянского.
Обращаю ваше особое внимание на разницу диаметра приносящей и выносящей артериол. Диаметр приносящей артериолы крупнее, чем
у выносящей, благодаря чему в сосудистом клубочке создается повышенное давление и осуществляется важнейший процесс – фильтрация.
Чем выше артериальное давление в сосудистом клубочке и капиллярной сети, тем интенсивнее идут процессы фильтрации и реабсорбции,
с которыми вы скоро познакомитесь.
Запомните, что в основе мочеобразования лежат три процесса: фильтрация, реабсорбция (вторичное всасывание) и секреция. Изучая их,
мы поймем, как функционирует нефрон, и разберем его строение.
- Фильтрация
- Реабсорбция (лат. re – обратное + лат. absorptio – всасывание)
- Секреция (лат. secretio – отделение)
Лучше всего ассоциировать этот процесс с ситом, которое пропускает мелкие частички, а крупные не пропускает. Точно также и кровь
содержит мелкие молекулы – вода, глюкоза, мочевина и крупные компоненты – фибриноген, форменные элементы крови.
В результате процесса фильтрации получается первичная моча, не содержащая крупных белков и форменных элементов крови (эритро- ,
лейко- , тромбоцитов), близкая по составу к плазме крови. В день у человека образуется 150-180 литров первичной мочи, представляете,
если бы мы столько выделяли?
Не могу ни акцентировать ваше внимание на том факте, что в первичной моче оказывается очень много нужного и полезного нашему
организму. Вдумайтесь: через фильтр профильтровывается не только мочевина, но и глюкоза, вода, витамины, минеральные
соли. Потерять такие ценные вещества для организма было бы большой оплошностью, и следующий этап исправляет допущенную организмом “ошибку”
при фильтрации.
После прохождения капсулы Боумены-Шумлянского первичная моча попадает в проксимальные (от лат. proximus — ближний) и дистальные (от лат. distare – отстоять, далеко находиться) канальцы нефрона.
Эти канальцы оплетает густая сеть капилляров, образованная разветвленной выносящей артериолой.
Все нужные организму вещества: вода, глюкоза, соли, аминокислоты, витамины, гормоны – всасываются из просвета канальца нефрона обратно
в кровеносную систему (в капилляры, оплетающие канальцы нефрона). Таким образом, организм “исправляет ошибку” допущенную на этапе фильтрации.
Мочевина, мочевая кислота, креатинин – побочные продукты обмена веществ – обратно не всасываются, продолжая продвигаться по канальцам нефрона.
Процесс реабсорбции активно идет в изогнутой части канальцев нефрона – петле Генле, из которой в ткани мозгового вещества почки активно выходят ионы Na+, создавая высокое осмотическое давление. Это, в свою очередь, способствует перемещению воды из
просвета канальцев нефрона в кровеносную систему, то есть ее всасыванию (реабсорбции).
Мы добрались до третьего финального этапа мочеобразования. На этапе секреции происходит транспорт веществ из крови (капилляров,
оплетающих канальцы нефрона) в просвет канальцев нефрона.
Секреции подвергаются лекарственные вещества, излишки ионов K+ и Na+. Их секреция в канальцы нефрона необходима для поддержания постоянства внутренней среды – гомеостаза.
В результате реабсорбции и секреции из первичной мочи образуется вторичная, объем которой составляет 1-1,5 литра в сутки.
Вторичная моча через дистальные канальцы поступает в собирательные трубочки, куда таким же путем открываются дистальные канальцы
многих других нефронов. Собирательные трубочки открываются на верхушках почечных пирамид, из низ выделяется моча и поступает в малые,
затем в большие почечные чашечки, лоханку и далее в мочеточник.
Регуляция эритроцитопоэза и артериального давления
Эритроцитопоэз (от греч. «erythro — «красный» и poiesis — «делать») – процесс образования эритроцитов в красном костном
мозге. Оказывается, почки принимают в нем непосредственно участие, секретируя в кровь гормон эритропоэтин, который
способствует образованию эритроцитов в красном костном мозге.
При многих болезнях почек эритропоэтин в виде лекарственного препарата применяют, чтобы добиться увеличения числа
эритроцитов и устранить анемию (малокровие).
Почки регулируют уровень артериального давления, выделяя ренин (от лат. ren — почка). В конечном итоге это способствует
сужению кровеносных сосудов и росту артериального давления, которое играет ключевую роль в фильтрации – процессе мочеобразования.
Регуляция работы почек
На активность почек оказывают влияние симпатические и парасимпатические нервные волокна. Симпатические нервы способствуют
сужению почечных сосудов и повышению реабсорбции (количество мочи уменьшается), парасимпатические – расширению почечных сосудов и уменьшению реабсорбции (количество мочи увеличивается).
Также регуляция работы почек происходит гуморальным путем: с помощью гормонов гипофиза, надпочечников,
паращитовидных желез. Гипоталамус, тесно связанный с гипофизом, активирует высвобождение последним антидиуретического
гормона (АДГ) – вазопрессина, которые сужает почечные сосуды, тем самым повышая реабсорбцию.
Заболевания
Хорошо зная три основных процесса: фильтрацию,
реабсорбцию и секрецию, вы легко сможете предположить, на каком из этих этапов возникло нарушение работы почек.
Эффективность работы почек и их состояние можно легко оценить по анализу мочи. Сейчас вам следует ненадолго представить себя
врачом нефрологом 😉
Приходит заключение из лаборатории. В моче пациента найдены белок, кровь (эритроциты), гной (лейкоциты). Вам известно, что
форменные элементы крови и крупные белки в норме не проходят через “сито” на этапе фильтрации и не должны обнаруживаться в моче. Таким
образом, патология локализуется в почечном тельце.
Следующее заключение, которое вам предстоит изучить, выглядит по-другому. Гноя, крови и белков в моче не обнаружено, однако
присутствует глюкоза (сахар). Такая находка может быть признаком сахарного диабета.
Зная, что глюкоза в норме профильтровывается на первом этапе – фильтрации, вы понимаете, что с фильтрацией все в порядке.
Нарушение возникло на следующей стадии – реабсорбции, ведь
глюкоза в норме должна всасываться обратно в кровь: ее не должно обнаруживаться в моче.
На схеме ниже вы можете наглядно увидеть симптомы, которые сопровождают сахарный диабет.
Этиологию (причины) и патогенез (механизм развития) сахарного диабета мы изучим, когда будем говорить об эндокринной
системе.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Вспомните строение выделительной системы у позвоночных животных. Каково ее значение для нормального функционирования организма? Что такое фильтрация, реабсорбция, давление, осмос? Какие рефлексы называют условными и безусловными?
Вы уже знаете, что в процессе обмена веществ образуются конечные продукты, которые дальше уже не могут быть использованы организмом и должны быть удалены из него. Среди них, в частности, аммиак, мочевая кислота, мочевина, углекислый газ. Эти вещества непрерывно образуются в клетках, из них они попадают в межклеточную жидкость, лимфу и дальше – в кровь. Вода – это особенный конечный продукт обмена веществ, потому что она может повторно использоваться организмом для его потребностей. Но для поддержания постоянства внутренней среды ее избыток должен постоянно выводиться из организма, как и избыток минеральных солей. Из организма выводятся также любые инородные и ядовитые вещества, которые попали извне.
Физиологические процессы выведения из организма конечных продуктов обмена, инородных и ядовитых веществ, направленные на поддержание постоянства его внутренней среды, называют выделением.
В организме человека процессы выделения обеспечивают почки, печень, легкие, кишечник и кожа (рис. 100).
Через легкие выделяются углекислый газ, вода в виде пара (вспомните, как хорошо это видно морозным утром, когда вы спешите в школу) и некоторые летучие вещества. Частично выделительную функцию выполняют все железы пищеварительной системы. Благодаря им из организма выводятся не только непереваренные остатки пищи, но и конечные продукты обмена Феррума (вспомните функции печени), некоторые яды и вредные соли тяжелых металлов. Через потовые железы выводится вода и растворенные в ней минеральные соли. О выделительной функции кожи вы узнаете из § 26.
Ведущая роль в процессах выделения принадлежит мочевыделительной системе. При ее участии из организма постоянно выводится большая часть растворимых продуктов расщепления органических веществ, в частности мочевина и мочевая кислота.
ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ! Мочевина лота – органические соединения с небольшими размерами молекул, которые содержат Нитроген и являются конечными продуктами расщепления белков и некоторых других органических веществ.
В состав мочевыделительной системы входят почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал (рис. 101).
Каково строение органов мочевыделительной системы? Почки – парные органы, расположенные в брюшной полости на уровне поясницы с обеих сторон позвоночника (рис. 102). По своей форме они напоминают семя фасоли. У взрослого человека каждая почка весит около 160 г. Каждая почка снаружи окружена жировой капсулой, а сама ткань почки покрыта плотной соединительнотканной оболочкой. На внутренней вогнутой поверхности почки имеется глубокая выемка. Это так называемые ворота почки. Через них в почку заходят почечные артерии и нервы, а выходят почечные вены, лимфатические сосуды и мочеточник. Он начинается от уплощенного воронковидного образования – почечной лоханки (рис. 102).
На продольном разрезе почки хорошо заметны два слоя почечного вещества, которые отличаются друг от друга цветом и структурой. Внешний слой называется корковый, он темно-красного цвета. Такой цвет ему придают многочисленные кровеносные сосуды. Внутренний слой называется мозговой. Он включает в себя конусовидные образования -почечные пирамиды, разделенные прослойками коркового вещества. На верхушке каждой пирамиды открывается 10-20 протоков, по которым в почечную лоханку поступает моча.
Мочеточник – орган в виде трубки, который соединяет почечную лоханку и мочевой пузырь. Стенка мочеточника состоит из трех слоев: внешнего – соединительнотканного, среднего – мышечного и внутреннего -эпителиального, который выделяет слизь. Наличие слизи предотвращает раздражение стенок мочеточника мочой. Перистальтические (волнообразные) сокращения неисчерченных мышц стенок мочеточников обеспечивают движение мочи от почек к мочевому пузырю. (Вспомните, что подобным образом движется пища по пищеварительному каналу.)
Мочевой пузырь – это полый орган, служащий для накопления и выведения мочи. Его внутренняя поверхность устлана многослойным эпителием, защищающим стенки пузыря от раздражения мочой. Мышечная оболочка мочевого пузыря состоит из трех слоев мышц. Круговой слой мышц увыхода мочевого пузыря образует утолщение – сфинктер. Он открывает и закрывает выход в мочеиспускательный канал. Снаружи мочевой пузырь покрыт соединительнотканной оболочкой.
Как образуется моча? Основную массу почек составляют особенные микроскопические структуры – нефроны (рис. 103). Именно они осуществляют основные процессы мочеобразования. Поэтому их считают структурно-функциональными единицами почки. В каждой почке содержится свыше 1 млн нефронов.
Каждый нефрон состоит из двустенной капсулы., в которой находится клубочек капилляров, и мочевого канальца (рис. 103). Капсула нефрона имеет вид полого шара, стенки которого образованы двумя слоями эпителиальных клеток. Полость капсулы переходит в мочевой каналец. В мозговом
слое почки этот каналец образует петлю, после чего возвращается в корковый слой. Здесь он вместе с мочевыми канальцами другого нефрона срастается в больший так называемый собирательный каналец. Такие собирательные канальцы объединяются в проток – собирательную трубочку, которая открывается на верхушке почечной пирамиды. В каждой почке общая длина всех канальцев составляет около 70-100 км, а их поверхность достигает 25 м2. Это обусловлено огромным объемом работы, которую выполняют почки, очищая кровь от конечных продуктов обмена и образуя мочу.
Вещества, которые необходимо вывести из организма человека, поступают в почку по почечным артериям. Сосуд, дающий начало клубочку капилляров, называется приносным, а тот, который выходит из клубочка, -выносным. Уникальной особенностью выносного сосуда является то, что он не переходит в венулы, а еще раз разветвляется на капилляры, оплетающие стенки мочевого канальца. Только после этого капилляры переходят в венозные сосуды, по которым кровь выходит из почки.
Приносной сосуд имеет больший диаметр, чем выносной. Эта разница в диаметре приносного и выносного сосудов приводит к тому, что кровяное давление в капиллярах клубочка достигает 60-70 мм рт. ст., тогда как во всех других капиллярах тела человека давление не превышает 22 мм рт. ст. За счет разницы давления сквозь стенки капилляров клубочка из плазмы крови в полость капсулы выжимается часть воды и растворенные в ней составляющие белков – аминокислоты, а также глюкоза, мочевина, неорганические соединения и т. п. Образованная жидкость называется первичная моча. По своему химическому составу она напоминает плазму крови, но, в отличие от плазмы, не содержит белков. Ведь через поры (мелкие отверстия) в стенках капилляров клубочков крупные молекулы белков и клетки крови не проходят. Процесс образования первичной мочи в нефронах называется фильтрация.
За сутки через почки протекает 1500-1800 л крови и соответственно образуется 150-180 л первичной мочи. Из капсулы первичная моча попадает в мочевой каналец, оплетенный сетью капилляров (вспомните, это именно те капилляры, которые повторно образуют выносной сосуд). Здесь происходит обратное всасывание из жидкости канальца в плазму крови большей части воды, аминокислот, глюкозы, витаминов, неорганических соединений и т. п., то есть нужных организму веществ. Этот процесс называется реабсорбция.
В результате реабсорбции 99,2 % объема первичной мочи снова возвращается в кровь. Но часть мочи, пройдя почечный каналец, попадает в собирательную трубочку. В норме эта моча содержит лишь мочевину, мочевую кислоту, аммиак, неорганические соли и пигменты, которые придают ей определенный цвет. Ее называют вторичной мочой. За сутки у человека образуется приблизительно 1,5 л вторичной мочи. В ней меньше, чем в крови, концентрация натрий хлорида, тогда как концентрация мочевины больше в 60-70 раз.
ЗАПОМНИТЕ! При нормальной работе почек во вторичной моче не должно быть белков и глюкозы. Их появление свидетельствует о нарушении
работы почек и обмена веществ в организме.
Как осуществляется мочеиспускание? Образованная в почках моча по мочеточникам, благодаря перистальтическим сокращениям мышц их стенок, постепенно поступает в мочевой пузырь. Когда мочевой пузырь наполняется мочой, его стенки растягиваются (объем наполненного мочевого пузыря у взрослого человека может достигать 0,75 л). Это вызывает раздражение рецепторов, расположенных в его стенках. Нервные импульсы, образующиеся вследствие этого, по чувствительным нервам направляются в крестцовый отдел спинного мозга. Там находится центр мочеиспускания. Он посылает нервные импульсы, вызывающие расслабление сфинктера и сокращение мышц стенок пузыря и мочеиспускательного канала. Моча выводится наружу. Так происходит непроизвольное, или безусловно-рефлекторное, мочеиспускание.
С 1,5-2 лет у детей устанавливается произвольное мочеиспускание (то есть зависимое от сознания), потому что его начинают регулировать определенные центры коры больших полушарий головного мозга. Под воздействием сигналов, поступивших к этим центрам, человек чувствует позывы к мочеиспусканию. В свою очередь, сигналы, возникшие в коре полушарий, могут тормозить центр мочеиспускания в спинном мозге. Именно поэтому, начиная с определенного возраста, человек способен сознательно регулировать процессы выведения мочи из организма.
Кроме выделения конечных продуктов обмена веществ, почки участвуют в поддержании постоянства объема и состава плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости. Они являются одними из тех органов, которые обеспечивают гомеостаз нашего организма. Кроме того, почки способны обезвреживать некоторые токсичные продукты обмена. Также в почках синтезируется витамин Б3, гормоны и вещества, стимулирующие образование эритроцитов.
Как осуществляется нервная и гуморальная регуляция работы почек?
Нервная система регулирует процессы мочеобразования, сужая или расширяя кровеносные сосуды почек. Работу почек контролируют нервные центры, расположенные в коре полушарий головного мозга: увеличение
или уменьшение выделения мочи может происходить под воздействием определенных эмоциональных состояний, стрессов и т. п.
Нервная регуляция мочеобразования тесно связана с гуморальной. В стенках сосудов имеются рецепторы, реагирующие на изменения концентрации солей в крови. В частности, при резком повышении концентрации солей в крови нервные импульсы от этих рецепторов по чувствительным нервам направляются в головной мозг, а оттуда – в эндокринную железу, связанную с головным мозгом, – гипофиз. Эта железа увеличивает выделение в кровь антидиуретического гормона, усиливающего обратное всасывание воды в канальцах нефрона. Под воздействием этого гормона уменьшается количество образованной мочи. Соответственно уменьшаются расходы воды организмом, снижается концентрация солей в крови. Если в организме есть излишек воды, то концентрация солей в крови становится низкой, и гипофиз перестает выделять в кровь антидиуретический гормон. Уменьшает выведение с мочой воды также гормон адреналин, поскольку он сужает сосуды почки (вспомните, на какие еще процессы в организме человека влияет, адреналин).
Ключевые термины и понятия: почка, нефрон, мочеточник, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал, первичная моча, вторичная моча.
ОБОБЩИМ ЗНАНИЯ
Конечные продукты обмена веществ, излишек воды и минеральных солей, а также инородные вещества выводятся из организма через кожу, легкие и пищеварительную систему. Основную часть процессов выделения обеспечивает мочевыделительная система. Она образована парой почек, мочеточниками, мочевым пузырем и мочеиспускательным каналом. Структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Почки, кроме выведения конечных продуктов обмена, участвуют в регуляции водно-солевого обмена веществ и в поддержании постоянства осмотического давления жидкостей тела.
ПРОВЕРЬТЕ И ПРИМЕНИТЕ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ
Ответьте на вопросы
1. Какое значение имеет выделение конечных продуктов обмена веществ из организма? 2. Каково строение почек? 3. Каково строение нефрона? 4. Как образуется первичная моча? 5. Благодаря чему образуется вторичная моча?
6. Чем различаются по химическому составу первичная и вторичная моча?
7. Как моча выводится из организма человека? 8. Как регулируются процессы мочеобразования и мочевыделения?
Выберите один правильный ответ
1. Укажите органы, которые участвуют в выведении из организма продуктов обмена: а) почки, легкие, кожа, кишечник; б) сердце, легкие, кожа, печень; в) головной мозг, кожа, кишечник, печень; г) желудок, спинной мозг, печень, кожа, почки.
2. Укажите, где расположены почечные пирамиды: а) в корковом слое почек;
б) в мозговом слое почек; в) в почечной лоханке; г) в надпочечниках.
3. Укажите структурную и функциональную единицу почек: а) альвеола; б) нейрон; в) нефрон; г) канальцевый аппарат.
4. Укажите количество вторичной мочи (л), которая образуется у человека за сутки: а) 1500; б) 150; в) 1,5; г) 0,15.
ОБСУДИТЕ В ГРУППАХ. Установите четкую последовательность процессов образования первичной и вторичной мочи и обоснуйте их значение.
ПОДУМАЙТЕ. 1. Врачи-урологи называют почки «биологическими фильтрами» организма человека. Почему они получили такое название? 2. Какая связь существует между работой выделительных органов и деятельностью других систем органов в организме человека?
Этот материал взят из учебника Биология 8 класс Матяш
Источник