Выделение — процесс удаления из организма ненужных и вредных продуктов обмена веществ (мочевины, мочевой кислоты, избытка воды и солей, CO₂). Если их не выводить, они накапливаются в крови и отравляют клетки. Органы выделения не только «выбрасывают отходы»: они поддерживают постоянство внутренней среды — гомеостаз: регулируют количество воды и солей в крови, кислотно-щелочное равновесие (pH) и кровяное давление. На экзамене часто спрашивают о строении почки и нефрона, этапах образования мочи, различии первичной и вторичной мочи и функциях кожи.
§1. Органы выделения
У человека в выделении участвуют несколько органов:
Почки — главный орган выделения: выводят мочевину, мочевую кислоту, избыток воды и минеральных солей, остатки лекарств.
Лёгкие — выводят углекислый газ (CO₂) и водяной пар.
Кожа (потовые железы) — выводит воду, соли и немного мочевины.
Кишечник и печень — печень с желчью выводит в кишечник билирубин (продукт распада гемоглобина) и другие вещества; кишечник выводит соли тяжёлых металлов и непереваренные остатки.
Ещё одна важная функция печени: ядовитый аммиак, образующийся при распаде белков, превращается в печени в менее ядовитую мочевину, которую затем выводят почки.
Мочевыделительная система: почки → мочеточники → мочевой пузырь → мочеиспускательный канал. Мочевой пузырь накапливает мочу; при сокращении гладких мышц его стенки моча выводится; этот процесс рефлекторный, под контролем спинного и головного мозга.
Главный орган выделения — почка; её структурная и функциональная единица — нефрон.
§2. Строение почки
Почки — парный бобовидный орган; расположены на задней стенке брюшной полости, в поясничной области, по обе стороны позвоночника. Масса каждой около 150 г. Через ворота почки на её вогнутой стороне входит почечная артерия, выходят почечная вена и мочеточник.
На разрезе почки видны три части:
наружный корковый слой — тёмный, в нём находятся клубочки нефронов;
внутренний мозговой слой — состоит из почечных пирамид, в них канальцы и собирательные трубочки;
почечная лоханка — собирает мочу, стекающую из пирамид, и передаёт её в мочеточник.
Через почки за сутки проходит около 1500–1700 л крови — то есть весь объём крови проходит через почки и очищается сотни раз в день.
§3. Нефрон — рабочая единица почки
В каждой почке около 1 миллиона нефронов. Части нефрона:
Мальпигиев клубочек — клубок капилляров. В него входит приносящая артериола, выходит выносящая артериола. Приносящая артериола шире выносящей, поэтому в клубочке высокое давление крови — это движущая сила фильтрации.
Капсула Шумлянского–Боумена — двустенная чаша, окружающая клубочек; в полость между стенками поступает отфильтрованная жидкость.
Канальцы: извитой каналец первого порядка, петля Генле, извитой каналец второго порядка. Канальцы оплетены сетью капилляров — в них переходят обратно всосавшиеся вещества.
Канальцы нескольких нефронов впадают в собирательную трубочку, трубочки через пирамиды открываются в лоханку.
§4. Образование мочи
Моча образуется в три этапа.
1. Фильтрация. Под высоким давлением из капилляров клубочка в полость капсулы просачивается вода плазмы крови с растворёнными в ней мелкими молекулами. Образующаяся жидкость — первичная моча — около 150–170 л в сутки. По составу она похожа на плазму (вода, глюкоза, аминокислоты, соли, мочевина), но в ней нет белков и клеток крови — они крупные и не проходят через фильтр.
2. Обратное всасывание (реабсорбция). Когда первичная моча проходит по канальцам, нужные организму вещества возвращаются в кровь: большая часть воды, глюкоза (у здорового человека полностью), аминокислоты, витамины, нужные соли. Мочевина почти не всасывается обратно, поэтому её концентрация растёт.
3. Секреция. Клетки канальцев активно выделяют из крови в просвет канальца некоторые вещества (отдельные лекарства, избыточные ионы).
Итог — вторичная (конечная) моча, около 1,5 л в сутки. Её состав: вода (около 95–96%), мочевина (около 2%), мочевая кислота, креатинин, соли. В моче здорового человека нет глюкозы и белка.
Появление глюкозы в моче — признак сахарного диабета; появление белка — признак повреждения почечного фильтра (клубочков).
Регуляция.Антидиуретический гормон (вазопрессин) задней доли гипофиза усиливает обратное всасывание воды в канальцах и собирательных трубочках — мочи становится мало, она концентрированная. При обильном питье этого гормона выделяется меньше, мочи больше. Гормоны надпочечников регулируют обмен натрия и калия.
§5. Кожа: строение и функции
Кожа — самый большой орган организма. Состоит из трёх слоёв:
Эпидермис (наружный слой) — многослойный плоский эпителий; верхние клетки ороговевают и постоянно слущиваются, нижний слой делится и их восстанавливает. В нём есть пигмент меланин — он защищает кожу от ультрафиолета (загар — результат этого).
Дерма (собственно кожа) — соединительная ткань: здесь потовые и сальные железы, волосяные луковицы, кровеносные и лимфатические сосуды, рецепторы и нервные окончания.
защитная — от микробов, механических повреждений, потери воды, ультрафиолета;
терморегуляция — в жару сосуды кожи расширяются, приток крови увеличивается и тепло отдаётся, пот испаряется и охлаждает тело; в холод сосуды сужаются, тепло сохраняется;
выделительная — с потом выводятся вода, соли, немного мочевины;
синтез витамина D — под действием солнечного света;
небольшой газообмен.
§6. Гигиена и заболевания
Болезни почек: нефрит (воспаление), почечные камни (отложение солей, часто связано с составом питьевой воды и питанием). Простуда, осложнения ангины, переохлаждение могут повредить почки.
Профилактика: пить достаточно чистой воды, ограничивать солёную и острую пищу, не переохлаждаться, избегать алкоголя.
Гигиена кожи: регулярное мытьё, чистая одежда, умеренное пребывание на солнце.
Первая помощь: при ожоге — охлаждать обожжённое место под холодной водой 10–15 минут, не вскрывать пузыри, наложить чистую повязку; при обморожении — постепенно согревать (не растирать снегом), дать тёплое питьё.
При тяжёлой почечной недостаточности для очистки крови используют аппарат «искусственная почка» (гемодиализ).
Пример
За сутки образовалось 170 л первичной и 1,7 л вторичной мочи. Какой процент жидкости всосался обратно?
Всосавшийся объём: 170 − 1,7 = 168,3 л.
Доля: 168,3 / 170 × 100% = 99%.
Ответ: 99% жидкости вернулось в кровь.
Пример
Концентрация глюкозы в первичной моче такая же, как в крови (около 0,1%). Сколько глюкозы содержится в 150 л первичной мочи здорового человека и куда она девается?
150 л первичной мочи — примерно 150 000 г (плотность близка к воде).
Глюкоза: 150 000 × 0,001 = 150 г.
У здорового человека вся эта глюкоза всасывается обратно в канальцах.
Ответ: около 150 г; вся она возвращается в кровь, во вторичной моче глюкозы нет.
Пример
В моче больного найден белок, глюкозы нет. Какая часть нефрона повреждена?
Белок — крупная молекула, обычно не проходит через фильтр клубочка.
Если белок в моче, повреждён фильтр — стенка капилляров клубочка.
Глюкозы нет, значит, обратное всасывание работает.