Выделение продуктов обмена веществ. Терминологические диктанты. Выделительная функция кожи

«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.

Почки 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.

Мочеточник. 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.

Рис. 342-348. Поперечные срезы мальпигиевых сосудов самки Ixodes ricinus на разных стадиях жизненного цикла.
342 - на стадии послелиночного доразвития; 343 - через 1 год голодания; 344 - на третьи сутки прикрепления, вес 10 мг; 345 - то же, участок, загруженный гуанином; 346 - напитавшаяся сразу после отпадения; 347 - перед началом яйцекладки; 348 - перед окончанием яйцекладки.
я - ядра эпителиальных клеток; мв - мышечные волокна; в - вакуоли; г - сфериты гуанина.
по ходу сосудов местные скопления (рис. 338), так что происходит чередование оптически пустых и белых (с гуанином) участков. Диаметр сосудов при этом существенно не изменяется. Клетки стенок сохраняют прежние размеры (рис. 343).
После прикрепления клещей к хозяину в первые 1-3 дня наблюдается освобождение сосудов от накопленных при голодании экскретов и они становятся полупрозрачными на всем своем протяжении (рис. 339). В то же время размеры эпителиальных клеток заметно увеличиваются и их апикальные концы местами вдаются в просвет (рис. 344-345). Диаметр сосудов увеличивается в 1.5-2 раза. Протоплазма в апикальной зоне вакуолизируется и местами в ней появляются эозинофильные включения. Размеры ядер заметно увеличиваются. Возобновляются митотические деления, но количество их меньше, чем при подготовке к линьке. Размеры клеток продолжают увеличиваться до конца питания и иногда по их апикальной границе выявляется палочковидная исчерченность. Некоторые клетки подвергаются частичному разрушению (отторжение апикальных участков цитоплазмы) или даже полному.
Постепенно, в связи с интенсификацией пищеварения, скорость отложения гуанина в мальпигиевых сосудах начинает превышать темпы его выведения в ректальный пузырь. Сфериты гуанина начинают вновь образовывать местные скопления (рис. 340). Ко времени окончания питания просвет сосудов уже на всем протяжении заполнен гуанином и органы приобретают характерную для них молочно-белую окраску. Стенки сосудов еще не подвергаются заметному растяжению, а сфериты гуанина свободно плавают в их жидком содержимом. Диаметр сосудов напитавшихся особей в 3-4 раза больше, чем у голодных (рис. 346). Подобный прирост достигается почти исключительно за счет роста и размножения эпителиальных клеток.
После отпадения с хозяина процесс загрузки сосудов гуанином продолжается с еще большей интенсивностью. Диаметр их на этой стадии может увеличиваться в 10 раз по сравнению с голодными особями. Они буквально на всем протяжении заполнены сплошной массой гуанина, который сильно растягивает их стенки (рис. 346-348). Ректальный пузырь на этой стадии также необычайно увеличен и забит одним гуанином.
У личинок и нимф процессы функционирования мальпигиевых сосудов протекают сходно с самками. Однако у них отсутствует столь сильное заполнение их гуанином благодаря периодическому освобождению от экскретов во время и после питания. При подготовке к линьке прямой кишки сообщение ректального пузыря с внешней средой прерывается. С этого момента и до окончания линьки дефекация отсутствует. Связь между мальпигиевыми сосудами и ректальным пузырем, напротив, не нарушается и в него непрерывно поступают большие количества гуанина. Размеры ректального пузыря к концу линьки необычайно увеличиваются и он занимает большую часть задней половины полости тела. Скапливающиеся в нем в огромном количестве сферокристаллы гуанина растягивают стенки до состояния мембрановидной оболочки с беспорядочно разбросанными уплощенными ядрами.
Растяжение стенок мальпигиевых сосудов и во время линьки, в отличие от напитавшихся самок, остается весьма незначительным (рис. 337). Перистальтические сокращения сосудов проталкивают скапливающийся в них гуанин в ректальный пузырь. Длина и диаметр сосудов значительно увеличиваются за счет делений и роста клеток их стенок (рис. 382). В результате число ядер, приходящихся на один поперечный срез через мальпигиев сосуд, увеличивается с 1-2 у личинок до 3-4 у нимф и
5- 8 у самок.
У аргасовых клещей, по наблюдениям Л. К. Ефремовой (1967) над нимфами Alveonasus lahorensis, деления клеток мальпигиевых сосудов и рост органов наблюдаются на стадии линьки. Однако, в отличие от иксодид, последняя линька на имагинальную фазу не связана с делением клеток мальпигиевых сосудов. У взрослых аргазид размеры мальпигиевых сосудов уже не меняются и клеточные деления в их стенках отсутствуют. Увеличение размеров клеток у питающихся особей, возможно, связано с процессами их полиплоидизации. О полиплоидном характере ядер этих органов можно судить по появлению тетраплоидных наборов хромосом в делящихся клетках, но механизм этого процесса не исследован.
Ритмика дефекации. Освобождение ректального пузыря от скапливающихся в нем гуанина ж продуктов переваривания крови происходит с определенной цикличностью. У имаго аргасовых клещей наибольшее количество продуктов выделения выводится в первые дни после линьки и затем в течение 1-5 дней после кровососания. В то же время акты дефекации не прекращаются на протяжении всего гонотрофического цикла и сопровождаются выделением небольшой массы фекалий, состоящих, без особой закономерности, из гуанина (белая окраска), гема- тина или смеси обоих (черная окраска). Личинки и нимфы ведут себя сходным образом, но выделение фекалий у них постоянно прерывается на период от нескольких дней до нескольких недель перед линькой.
У имаго иксодовых клещей максимальные по объему количества гуанина выводятся в первые дни после линьки и во время питания, а у личинок и нимф и в первые несколько дней после его окончания. У самок после отпадения с хозяина дефекация сразу же прекращается и скапливающиеся экскреты остаются в организме до самой смерти клеща.
У напитавшихся личинок и нимф дефекация прерывается с началом отделения гиподермы от старой кутикулы.
Консистенция фекалий меняется в зависимости от содержания воды в организме. Во время питания или сразу после него они более жидкие, тогда как у голодных особей почти пылевидные. По-видимому, как и у некоторых других представителей членистоногих, клетки ректального пузыря способны к частичной реадсорбции воды.

ПОЧКИ И ИХ ФУНКЦИИ

Процесс выделения имеет важнейшее значение для гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от конечных продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы, чужеродных и токсичных веществ, а также избытка воды, солей и органических соединений, поступивших с пищей или образовавшихся в результате обмена веществ (метаболизма). В процессе выделения у человека участвуют почки, легкие, кожа, пищеварительный тракт.

Органы выделения. Основное назначение органов выделения состоит в поддержании постоянства состава и объема жидкостей внутренней среды организма, прежде всего крови.

Почки удаляют избыток воды, неорганических и органических веществ, конечные продукты обмена и чужеродные вещества. Легкие выводят из организма СO2, 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, салицилаты) и чужеродных органических соединений. Экскреторную функцию выполняет печень, удаляя из крови ряд продуктов азотистого обмена. Поджелудочная железа и кишечные железы экскретируют тяжелые металлы, лекарственные вещества.

Железы кожи играют существенную роль в выделении. С потом из организма выводятся вода и соли, некоторые органические вещества, в частности мочевина, а при напряженной мышечной работе - молочная кислота (см. главу И). Продукты выделения сальных и молочных желез - кожное сало и молоко имеют самостоятельное физиологическое значение - молоко как продукт питания для новорожденных, а кожное сало - для смазывания кожи.

Почки выполняют ряд гомеостатических функций в организме человека и высших животных. К функциям почек относятся следующие: 1) участие в регуляции объема крови и внеклеточной жидкости (волюморегуляция); 2) регуляция концентрации осмотически активных веществ в крови и других жидкостях тела (осморегуляция); 3) регуляция ионного состава сыворотки крови и ионного баланса организма {ионная регуляция); 4) участие в регуляции кислотно-основного состояния {стабилизация рН крови)", 5) участие в регуляции артериального давления, эритропоэза, свертывания крови, модуляции действия гормонов благодаря образованию и выделению в кровь биологически активных веществ (инкреторная функция); 6) участие в обмене белков, липидов и углеводов (метаболическая функция); 7) выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.), поступивших с пищей или образовавшихся в процессе метаболизма (экскреторная функция). Таким образом, роль почки в организме не ограничивается только выделением конечных продуктов обмена и избытка неорганических и органических веществ. Почка является гомеостатическим органом, участвующим в поддержании постоянства основных физико-химических констант жидкостей внутренней среды, в циркуляторном гомеостазе, стабилизации показателей обмена различных органических веществ.

При изучении работы почки следует разграничить два понятия - функции почки и процессы, их обеспечивающие. К последним относятся ультрафильтрация жидкости в клубочках, реабсорбция и секреция веществ в канальцах, синтез новых соединений, в том числе и биологически активных веществ (рис. 12.1).

В литературе при описании деятельности почки используют термин «секреция», который имеет ряд значений. В одних случаях этот термин означает перенос вещества клетками нефрона из крови в просвет канальца в неизмененном виде, что обусловливает экскрецию этого вещества почкой. В других случаях термин «секреция» означает синтез и секрецию клетками в почке биологически активных веществ (например, ренина, простагландинов) и их поступление в русло крови. Наконец, процесс синтеза в клетках канальцев веществ, которые поступают в просвет канальца и экскретируются с мочой, также обозначают термином «секреция».

Обмен веществ внутри организма человека приводит к образованию продуктов распада и токсинов, которые, находясь в кровеносной системе в повышенной концентрации, могут привести к отравлению и снижению жизненно важных функций. Чтобы этого не произошло, природа предусмотрела органы выделения, выводящие продукты обмена из организма с мочой и калом.

К органам выделения относятся:

• почки;
• кожа;
• легкие;
• слюнные и желудочные железы.

Почки избавляют человека от излишней воды, накопившихся солей, токсинов, образовавшихся вследствие потребления слишком жирной пищи, токсинов и алкоголя. Они играют весомую роль в выведение продуктов распада лекарственных препаратов. Благодаря работе почек, человек не страдает от переизбытка различных минералов и азотистых веществ.

Легкие – поддерживают кислородный баланс и являются фильтром как внутренним, так и внешним. Они способствуют эффективному выведению углекислого газа и вредных летучих веществ, образовавшихся внутри организма, помогают избавиться от паров жидкости.

Желудочные и слюнные железы - помогают вывести избыток желчных кислот, кальция, натрия, билирубина, холестерина, а также непереваренные остатки пищи и продукты метаболизма. Органы ЖКТ избавляют организм от тяжелых солей металла, примесей лекарственных средств, ядовитых веществ. Если почки не справляются со своей задачей, нагрузка на данный орган существенно возрастает, что может повлиять на эффективность его работы и привести к сбоям.

Кожа осуществляет обменную функцию через сальные и потовые железы. В процессе потения удаляются излишки воды, солей, мочевины и мочевой кислоты, а также около двух процентов углекислого газа. Сальные железы играют существенную роль в выполнении защитных функций организма, выделяя кожное сало, состоящее из воды и ряда неомыляемых соединений. Оно не дает проникать через поры вредным соединениям. Кожа эффективно регулирует теплоотдачу, оберегая человека от перегрева.

Мочевыделительная система

Главную роль среди органов выделения человека занимает почки и мочевыделительная система, к которым относятся:

• мочевой пузырь;
• мочеточник;
• мочеиспускательный канал.

Почки представляют собой парный орган, имеющий форму бобовых, длиной около 10-12 см. Важный орган выделения находится в поясничном отделе человека, защищен плотной жировой прослойкой и несколько подвижен. Вот почему, он мало подвержен травмам, но чувствителен к внутренним изменениям внутри организма, питанию человека и негативным факторам.

Каждая из почек у взрослого человека весит порядка 0,2 кг и состоит из лоханки и основного сосудисто-нервного пучка, соединяющий орган с выделительной системой человека. Лоханка служит для связи с мочеточником, а тот с мочевым пузырем. Такое строение органов выделения мочи позволяет полностью замкнуть цикл кровообращения и эффективно выполнять все возложенные функции.

Структура обоих почек представляет собой два соединенных между собой слоя:

• корковый – состоит из клубочков нефронов, служит основой для функции почек;
• мозговой – содержит в себе сплетение кровеносных сосудов, снабжает орган необходимыми веществами.

Почки перегоняют через себя всю кровь человека за 3 минуты, в связи с чем являются основным фильтром. Если фильтр повреждается, появляется воспалительный процесс или почечная недостаточность, продукты обмена не попадают через мочеточник в мочеиспускательный канал, а продолжают свое движение по организму. Токсины частично выводятся с потом, с продуктами метаболизма через кишечник, а также через легкие. Однако, полностью покинуть организм не могут, в связи с чем развивается острая интоксикация, которая несет угрозу жизни человека.

Функции мочевыделительной системы

Основные функции органов выделения заключаются в выведении из организма шлаков и избытка минеральных солей. Так как основную роль выделительной системы человека выполняют почки, важно понимать, как именно они очищают кровь и что может помешать их нормальной работе.

Когда кровь попадает в почки, она попадает в их корковый слой, где за счет клубочков нефрона происходит грубая фильтрация. Крупные белковые фракции и соединения возвращаются в кровеносное русло человека, снабжая его всеми необходимыми веществами. Мелкий мусор отправляется в мочеточник, чтобы вместе с мочой покинуть организм.

Здесь проявляет себя канальцевая реабсорбция, в ходе которой происходит обратное всасывание полезных веществ из первичной мочи в кровь человека. Некоторые вещества подвергаются реабсорбции с рядом особенностей. В случае переизбытка глюкозы в крови, что часто возникает при развитии сахарного диабета, почки не могут справиться со всем объемом. Некоторое выделяемое количество глюкозы может появиться в моче, что сигнализирует о развитии грозного заболевания.

При переработке аминокислот случается, что одновременно в крови могут находиться несколько подвидов, переносимых одинаковыми переносчиками. В этом случае реабсорбация может тормозиться и нагружать орган. Белок в норме не должен проявляться в моче, но при некоторых физиологических состояниях (высокая температура, тяжелая физическая работа) может быть обнаружен на выходе в небольших количествах. Такое состояние требует наблюдения и контроля.

Таким образом, почки в несколько этапов полностью фильтруют кровь, не оставляя вредных веществ. Однако, из-за переизбытка токсинов в организме, работа одного из процессов в мочевыделительной системе может быть нарушена. Это не является патологией, но требует консультации специалиста, так как при постоянных перегрузках орган быстро выходит из строя, нанося серьезный урон здоровью человека.

Кроме фильтрации, мочевыводительная система:

• регулирует баланс жидкости в организме человека;
• поддерживает кислотно-щелочной баланс;
• принимает участие во всех обменных процессах;
• регулирует артериальное давление;
• вырабатывает необходимые ферменты;
• обеспечивает нормальный гормональный фон;
• способствует улучшению всасывания в организм витаминов и минеральных веществ.

Если почки перестают работать, вредные фракции продолжают блуждать по сосудистому руслу, увеличивая концентрацию и приводя к медленному отравлению человека продуктами обмена. Потому, так важно поддерживать их нормальную работу.

Профилактические меры

Чтобы вся система выделения работала слаженно, необходимо тщательно следить за работой каждого из органов, относящихся к ней, и при малейшем сбое обращаться к специалисту. Для полноценной работы почек необходима гигиена органов выделения мочевыводительной системы. Лучшая профилактика в этом случае – минимальное количество вредных веществ, потребляемых организмом. Необходимо внимательно следить за питанием: не употреблять алкоголь в больших количествах, снизить содержание в рационе соленых, копченых, жаренных продуктов, а также продуктов, перенасыщенных консервантами.

Другие органы выделения человека также нуждаются в гигиене. Если говорить о легких, то необходимо ограничить нахождение в запыленных помещениях, местах скопления ядохимикатов, замкнутых пространствах с повышенным содержанием аллергенов в воздухе. Также следует не допускать болезней легких, раз в год проводить флюорографическое исследование, вовремя устранять очаги воспаления.

Не менее важно поддерживать нормальную работу желудочно-кишечного тракта. Из-за недостаточной выработки желчи или наличие воспалительных процессов в кишечнике или желудке, возможно возникновение бродильных процессов с выделением продуктов гниения. Попадая в кровь, они вызывают проявления интоксикации и могут привести к необратимым последствиям.

Что касается кожных покровов, то здесь все просто. Следует регулярно очищать их от различных загрязнений и бактерий. Однако, нельзя переусердствовать. Излишнее использование мыла и других моющих средств может нарушить работу сальных желез и привести ко снижению естественной защитной функции эпидермиса.

Органы выделения точно распознают, клетки каких веществ необходимы для поддержания всех жизненных систем, а какие могут нанести вред. Все лишнее они отсекают и выводят с потом, выдыхаемым воздухом, мочой и калом. Если система перестает работать, человек умирает. Потому, важно следить за работой каждого органа и при ухудшении самочувствия незамедлительно обращаться к специалисту для обследования.

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.

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.