Увесь час ви отримуєте ззовні кисень і кілька разів на день їсте та п'єте, забезпечуючи себе всім необхідним для життєдіяльності. Однак ви не лише споживаєте, а й видаляєте певні речовини з організму. Ви вдихаєте повітря, проте й видихаєте його, виділяєте назовні сечу, постійно пітнієте. Яким є біологічний сенс виділення як складової обміну речовин? Які фізіологічні системи її забезпечують?
Кожному доводилося сильно пітніти влітку або ловити дрижаки під час лютневих морозів. Так відповідає ваш організм на спеку чи холод. Чому організм людини реагує на певні зміни температури зовнішнього середовища? Який біологічний сенс у тремтінні під час холоду й потінні в спеку?
Відповіді на ці запитання ви знайдете, вивчивши розділ «Виділення. Терморегуляція». Ви дізнаєтеся про будову й функції сечовидільної системи, про утворення сечі, про роль дихальної системи і шкіри у процесах виділення. Ви ознайомитеся з будовою шкіри, особливостями теплообміну в організмі людини, роллю в ньому вашої шкіри.
§ 20. Виділення й обмін речовин в організмі людини. Будова сечовидільної системи. Сечовиділення і його регуляція
Функція виділення в обміні речовин. Склад внутрішнього середовища організму перебуває в стані постійних коливань. Проте ці коливання не є довільними, вони обмежені певними кількісними значеннями вмісту будь-якої речовини. Так, вміст білків коливається в межах 75-85 г/л. Чому організму вдається утримувати білки в цих межах, адже вони утворюються у клітинах безперервно?
Річ у тому, що ці речовини витрачаються у подальших хімічних перетвореннях у клітинах, вони є проміжними продуктами метаболізму.
Проте серед його продуктів є й такі, що в наступних реакціях у клітинах участі не беруть. Їх називають кінцевими. До кінцевих продуктів метаболізму належить, наприклад, вуглекислий газ, який утворюється під час розщеплення вуглеводів і жирів, продукти розщеплення білків, що містять Нітроген,— сечовина, амоніак тощо. Їхнє понаднормове накопичення у внутрішньому середовищі може призвести до критичних для організму наслідків. Щоб запобігти цьому й утримати їхній вміст у межах норми, такі речовини з організму час від часу видаляються. Виводяться з організму й надлишки спожитих солей Натрію, Калію тощо.
Процес видалення з організму речовин, що не беруть участі в процесах обміну речовин у клітинах і порушують відносну сталість внутрішнього середовища, називають виділенням. Органами виділення в людини є нирки, легені, шлунково-кишковий тракт і деякі травні залози та шкіра.
Головний орган виділення — нирки. У нирках утворюється сеча, у якій міститься до 150 різних хімічних сполук. Крізь нирки виводиться більшість кінцевих продуктів метаболізму, що містять Нітроген.
За допомогою легенів організм звільняється від вуглекислого газу й деяких летких речовин. Слинні залози виділяють певні ліки й чужорідні органічні сполуки. Печінка виконує видільну функцію, видаляючи з крові продукти розпаду гемоглобіну під час утворення жовчі. Разом із жовчю вони надходять до кишечника й видаляються з організму разом з калом.
Виділення через шкіру відбувається з потом, шкірним жиром, роговими лусками. За складом піт подібний до сечі: він містить 98-99 % води, а також продукти обміну речовин (сечовину, креатинін, сечову кислоту), солі тощо. Ці продукти метаболізму до потових залоз приносить кров.
Будова сечовидільної системи (мал. 20.1). Сечовидільна система складається з нирок, сечоводів, сечового міхура і сечівника. У цій системі нирки відповідають насамперед за очищення крові й утворення сечі, а інші органи — за її видалення.
Нирки — парні органи бобоподібної форми. Вони розташовані в черевній порожнині перед хребтом по обидва його боки на рівні поперека. Маса нирки дорослої людини становить 120-200 г.
Мал. 20.1. Сечовидільна система: 1 — нирка; 2 — сечовід; 3 — сечовий міхур; 4 — сечівник; 5 — ниркові вена й артерія
Посередині її внутрішнього ввігнутого боку розташовані заглиблення — ниркові ворота. Крізь них входять ниркова артерія та нерви, виходять вена, лімфатичні судини, сечовід. Нирка (мал. 20.2) вкрита щільною оболонкою. У нирці розрізняють внутрішній мозковий шар і зовнішній кірковий шар.
Складовими мозкового шару є так звані ниркові пірамідки, утворені сполучною тканиною, у якій містяться скупчення нефронів. У нирці налічується 15-20 ниркових пірамідок.
Мал. 20.2. Будова нирки: 1 — кірковий шар; 2 — мозковий шар; 3 — нефрони; 4 — ниркова миска; 5 — сечовід; 6 — ниркова пірамідка
Нефрони — це функціональні складові нирок, які відповідають за утворення сечі. їх кількість у нирці сягає 1 млн, а загальна довжина — 100 км. Нефрон розташований так, що одна його частина розміщується в кірковому шарі, інша — у мозковому. Стінки нефронів утворені одним шаром епітелію. Навколо них розташовано безліч кровоносних судин. Кров проходить системою капілярів, які оточують нефрони, і до них із капілярів надходить вода й інші речовини, з яких складається сеча. Сеча, що утворилася в нефронах, потрапляє до збиральних трубочок. По них і починається видалення сечі. Зі збиральних трубочок вона надходить до порожнин нирки. Остання з них — ниркова миска, з якої сеча прямує до сечоводу.
Через нирки за 1 хв проходить близько 1 л крові, а за 5-6 хв — уся кров, що циркулює в організмі. За добу в дорослої людини виділяється 1,2-1,5 л сечі.
Сеча безперервно відтікає від нирок по сечоводах і збирається в сечовому міхурі.
Сечовиділення та його регуляція. Сечовий міхур (мал. 20.3) вміщує 200-600 мл сечі. У місці його переходу в сечовипускальний канал розташований потужний сфінктер.
Мал. 20.3. Сечовий міхур (а) і внутрішня поверхня сечового міхура (б): 1 — сечовід; 2 — вивідний отвір сечоводу; 3 — сфінктер; 4 — сечівник
Наповнюючись сечею, сечовий міхур до певної межі розтягується. На розтягування реагують рецепторні нейрони, закінчення яких містяться в його стінках. Ці нейрони передають нервові імпульси в спинний мозок до центру сечовипускання. Від нього по ефекторних нейронах прямують сигнали, що спричиняють одночасне скорочення гладеньких м’язів стінки сечового міхура й розслаблення сфінктера. Унаслідок цього сеча під певним тиском виштовхується у сечовидільний канал, а звідти витікає назовні.
У дітей сечовиділення відбувається 6-7 разів на добу, у дорослої людини — 4-6 разів.
І скорочення стінок сечового міхура, і розслаблення сфінктера є безумовними рефлексами. Проте вже в дитинстві в людини формується свідомий контроль сечовипускання. Центром сечовипускання починають керувати центри головного мозку. Тому людина може довільно регулювати стан сфінктера, який відкриває отвір сечового міхура.
1. Проаналізуйте текст параграфа і з'ясуйте, які з органів не беруть участі у виділенні: нирки, підшлункова залоза, сечоводи, бронхи, печінка, сечовий міхур, сечівник, потові залози, стравохід, слинні залози, товста кишка, шкіра.
2. На мал. 20.2 знайдіть великі судини нирки, оболонку нирки, її корковий і мозковий шари, сечовід, ниркову миску. Підрахуйте, скільки ниркових пірамідок видно на малюнку.
3. Простежте, який шлях проходить сеча від утворення до виведення її з організму (мал. 20.1). З'ясуйте, чи може ваш товариш назвати органи, що відповідають за утворення й виведення сечі.
4. Запропонуйте товаришу доповнити наданий текст, перевірте його роботу за частиною параграфа «Сечовиділення і його регуляція».
На розтягування сечового міхура, коли він наповнюється сечею, реагують... у стінках міхура. По них нервові імпульси надходять... . Від нього по... нейронах до м’язів стінки сечового міхура і сфінктера прямують... . Як наслідок, м’язи стінки..., а м’язи сфінктера... . Сеча виводиться до... .
1. Як пов'язане виділення з процесами метаболізму, що відбуваються у клітинах? 2. Які функціональні системи та їхні органи беруть участь у виділенні? 3. Назвіть функції кожного органа сечовидільної системи. 4. Які складові нирки відповідають за утворення сечі; за її надходження до сечоводів? 5. Назвіть складові нефрону. 6. Як улаштований сечовий міхур? 7*. Який подразник «запускає» рефлекс сечовиділення? 8*. Скільки разів за добу вся кров, що циркулює у вашому організмі, очищується в нирках?
§ 21. Будова нефрону й утворення сечі
Для звільнення крові від кінцевих продуктів метаболізму, що порушують сталість внутрішнього середовища, необхідна взаємодія кровоносної системи з видільною. А саме з пристосуванням, що призначене для «збору відходів»,— нефроном. Щоб з’ясувати, як така взаємодія відбувається, насамперед потрібно знайти відповідь на запитання, що подане нижче.
Як улаштований нефрон (мал. 21.1)? Нефрон — це довгий замкнений з одного боку канал, сформований одношаровим епітелієм. Цей канал починається нирковою капсулою. За формою вона нагадує келих із подвійною стінкою. Ниркова капсула продовжується звивистим канальцем, який переходить у довгу петлю нефрону. Низхідна й висхідна частини петлі розміщені на незначній відстані паралельно одна одній. Повертаючись до кіркового шару, висхідна частина петлі переходить у другий звивистий канадець, який впадає в збірну трубочку. Цією трубочкою сеча, що утворилася в нефроні, доправляється до ниркової чашечки.
Мал. 21.1. Будова нефрону: 1 — привідна артеріола; 2 — капілярний клубочок; 3 — відвідна артеріола; 4 — ниркова капсула; 5 — капіляри канальців; 6 — перший звивистий канадець; 7 — петля нефрону; 8 — другий звивистий канадець; 9 — збірна трубочка; 10 — венула
Капсула і звивисті канальці розташовані в кірковому шарі нирки, а петля нефрону глибоко занурена в її мозковий шар.
До капсули кожного нефрону підходить відгалуження ниркової артерії — привідна артеріола. Вона розгалужується на 20-25 капілярів, які утворюють у нирковій капсулі клубочок, а потім збираються у відвідну артеріолу.
Відвідна артеріола розгалужується, формуючи навколо звивистих канальців і петлі нефрону капілярну мережу. Ці капіляри зливаються у венулу. Венули, по яких кров рухається від нефронів, збираються в ниркову вену, що виносить кров з нирки.
Утворення сечі. Сеча в нирках продукується безперервно. Цей процес відбувається у два етапи: спочатку утворюється первинна сеча, а потім — вторинна, або концентрована, сеча.
Утворення первинної сечі. На відміну від звичайних капілярів, клубочкові капіляри пропускають рідину лише в одному напрямку — назовні. Чому?
Діаметр привідної артеріоли більший, ніж відвідної, тому в капілярах клубочка створюється високий тиск. Під тиском крізь стінки капілярів і ниркової капсули до її порожнини фільтрується рідина, подібна до плазми крові. У ній відсутні лише формені елементи крові й великі за розміром молекули білків, що не проходять крізь пори стінок капілярів клубочка. Цю рідину називають первинною сечею, а процес її утворення — фільтрацією. За добу в нирках утворюється 170-180 л первинної сечі.
Утворення вторинної сечі. З ниркової капсули первинна сеча надходить до першого звивистого канальця. Тут починається реабсорбція — з первинної сечі до капілярів повертаються речовини, життєво необхідні організму. На відміну від фільтрації, реабсорбція деяких речовин відбувається зі значними витратами енергії: переміщення певних молекул і йонів з нефрону до капілярів потребує участі спеціальних молекул-переносників.
З першого канальця до капілярів повертається частина води, глюкоза, амінокислоти, з петлі нефрону — вода, йони Натрію, Хлору тощо.
А от до другого канальця речовини з крові активно транспортуються: до нього надходять йони Калію, Гідрогену, складові ліків тощо. Цей процес називають секрецією. Вторинна сеча надходить у збірну трубочку нефрону. Результатом процесів, що відбуваються в нефроні, є утворення вторинної сечі й відновлення сталого складу крові.
У нормі в сечі відсутні еритроцити, білки, амінокислоти, глюкоза. Взагалі не повертається з первинної сечі до крові сечова кислота, ліки, йони важких металів, а частково — сечовина.
Аналіз сечі, який роблять у клініках, дає лікарю важливу інформацію і про роботу нирок, і про процеси обміну речовин, що відбуваються в інших органах.
Роль нирок у підтриманні водно-сольового балансу в організмі. Важливим показником стану внутрішнього середовища організму є концентрація в крові йонів, зокрема Натрію та Хлору. Як вона лишається сталою, адже іноді ми вживаємо в їжу дуже солоні продукти?
Цей процес регулюється нервовою системою й гуморально. Підвищення концентрації солі в крові реєструють нейрони, більшість яких розташована в головному мозку (у гіпоталамусі). У відповідь на їхнє подразнення гіпоталамус виробляє гормон вазопресин, який діє на нефрон, підсилюючи реабсорбцію води. Концентрація йонів Натрію і Хлору в крові зменшується, повертаючись до норми. Відповідно, у сечі концентрація солі збільшується, організм позбавляється її надлишків.
Якщо ж в організмі є надлишок води, гіпоталамус зменшує вироблення вазопресину, реабсорбція послаблюється — води з вторинної сечі в кров повертається менше. Отже, більша її кількість виводиться з організму.
У нирках є також власний механізм регуляції об’єму крові, що надходить до неї, а отже, й очищується за певний час. Певні клітини нирки синтезують гормон, який регулює кров’яний тиск у системі кровообігу нирок.
1. Разом з товаришем проаналізуйте будову нефрону. Показуйте йому на мал. 21.1 складові нефрону. Нехай він, користуючись текстом параграфа, пояснює, які процеси в них відбуваються.
2. З'ясуйте, чим відрізняються:
- а) склад первинної сечі та плазми крові;
- б) склад первинної і вторинної сечі.
3. Доповніть опис регуляції водно-сольового балансу.
Кров: концентрація йонів Натрію і Хлору збільшується, як наслідок... . Кров: концентрація йонів Натрію і Хлору зменшується, як наслідок... . Запропонуйте товаришу перевірити вашу роботу, користуючись текстом параграфа.
1. З яких етапів складається процес утворення сечі? 2. Як відбувається фільтрація в нирковій капсулі? 3. У чому відмінність між процесами фільтрації та реабсорбції? 4. Чому добові об'єми первинної та вторинної сечі різняться? 5*. Які фізіологічні системи стають до справи, якщо ви наїлися солоного? 6*. Нирки називають органом, який дає людині змогу їсти й пити відповідно до її звичок без зміни складу внутрішнього середовища організму. Чи є така думка слушною?
Немає коментарів:
Дописати коментар