Функции органов выделения и работа почек
Работа органов выделения обеспечивает выведение продуктов обмена веществ и поддержание равновесия внутренней среды организма. Основную нагрузку берут на себя почки, но свою роль играют и лёгкие, потовые железы и пищеварительный тракт.
Почему работа органов выделения так важна?
Каждый день в организме образуются вещества, которые ему больше не нужны. Удаление из организма ненужных продуктов обмена веществ и называется выделением. Газообразные вещества, например CO2, выводятся через лёгкие при дыхании. Вода и растворённые в ней вещества выводятся преимущественно через почки и потовые железы. Неусвоенная часть пищи и остатки пищеварительных соков покидают организм через пищеварительный тракт.
Всё просто: если продукты обмена не выводятся вовремя, равновесие внутренней среды организма нарушается. Поэтому органы выделения — не просто «трубы», а часть системы, которая помогает поддерживать водный и минеральный баланс, кислотно-щелочное равновесие и осмотическое давление.
Работа органов выделения: основная нагрузка на почки
Главные органы выделения — почки. Их задача — выводить из организма продукты обмена веществ, избыток воды и минеральных солей. Через почки выводятся продукты обмена белков, в том числе мочевина и мочевая кислота, а также креатин, образующийся при обмене веществ в мышцах. Почки также помогают выводить многие лекарства и яды.
Почки — парные органы общей массой ~300 г. Они имеют бобовидную форму и длину 10-12 см. Почки расположены позади брюшной полости, по обе стороны позвоночника, на уровне нижнего грудного и двух верхних поясничных позвонков. Перед правой почкой находятся печень, правый изгиб ободочной кишки и 12-перстная кишка. Перед левой — поджелудочная железа, желудок, левый изгиб ободочной кишки и тонкая кишка. Почка покрыта соединительнотканной оболочкой и окружена толстым слоем жира.
Функциональная единица почки — нефрон. В обеих почках их в общей сложности 2-2,5 миллиона. Нефрон начинается с почечного тельца, в котором находятся сосудистый клубочек, или мальпигиево тельце, и окружающая его капсула Боумена. Другая важная часть — почечный каналец, или тубулус. Его общая длина составляет ~2-6 см, и на всём протяжении он выстлан однослойным эпителием.
- рядом с клубочком расположен проксимальный извитой каналец;
- петля Генле — U-образный участок, уходящий в мозговое вещество почки;
- каждая 7-я петля проникает глубоко в мозговое вещество;
- восходящая часть возвращается к своему клубочку и переходит в дистальный извитой каналец.
Моча, образовавшаяся в нефроне, по собирательным трубочкам поступает в почечные чашечки, оттуда — в почечную лоханку, а затем по мочеточникам — в мочевой пузырь.
Как органы выделения образуют мочу?
Почки очень интенсивно снабжаются кровью. В почку входит широкая почечная артерия, которая разветвляется на более мелкие сосуды. Они образуют сеть капилляров в мальпигиевых тельцах. Просвет приносящего сосуда, по которому кровь поступает к клубочку, шире просвета выносящего сосуда. Благодаря этому в капиллярах клубочка создаётся высокое давление, необходимое для фильтрации.
За сутки через сосуды почек проходит примерно 1 тонна крови. Это означает, что вся кровь организма проходит через почки ~200 раз. В состоянии покоя через почки проходит ~20 % минутного объёма крови, выбрасываемой сердцем.
- почки выводят конечные продукты обмена веществ и чужеродные вещества;
- регулируют содержание воды в организме;
- поддерживают концентрацию минеральных веществ в крови и кислотно-щелочное равновесие;
- синтезируют и выделяют некоторые вещества, например гиппуровую кислоту;
- образуют соединения, влияющие на тонус сосудов, например ренин.
Почки выделяют ~1,5 л мочи в сутки. Она содержит 25-30 г мочевины, 25-30 г неорганических солей, мочевую кислоту, креатин и другие вещества. Объём и состав мочи зависят от питания, условий окружающей среды и интенсивности физического труда. В тепле мы потеем сильнее, поэтому диурез меньше, а моча более концентрированная, чем на холоде.
Образование мочи проходит в две фазы. В I фазе в результате фильтрации крови в капиллярах клубочков образуется первичная моча. Во II фазе благодаря обратному всасыванию и секреции формируется конечная моча.
При ультрафильтрации через фильтр проходят почти все компоненты плазмы крови, кроме белков. Белки с высокой молекулярной массой через фильтр не проходят. Образовавшийся ультрафильтрат поступает в полость капсулы Боумена и называется первичной мочой.
За сутки через почки проходит 1 440 л крови. Из этого объёма на плазму приходится ~790 л, и примерно 1/5 плазмы проходит через фильтр. Таким образом, в этом примере за сутки образуется ~160 л первичной мочи. Плазма крови, общий объём которой составляет 2,7-2,8 л, за 24 ч проходит через фильтр почечных клубочков более 50 раз, то есть примерно каждые полчаса.
Обратное всасывание и водный баланс
Из первичной мочи обратно в кровь всасываются все необходимые организму вещества и до 99 % воды. Из почечных канальцев в окружающие капилляры возвращается 159 158 л жидкости, а из организма в виде конечной мочи выводится 1 1,5 л в сутки. Эта огромная разница показывает, насколько точно работают почки.
Обратному всасыванию способствует большая суммарная длина почечных канальцев — 70-100 км. Выстилающий канальцы эпителий с микроворсинками увеличивает площадь поверхности, через которую вещества могут всасываться обратно. Для переноса части веществ требуется энергия АТФ, а вода следует за ними благодаря градиенту концентрации.
Большая часть воды в первичной моче — около ~80 % — всасывается обратно в собирательных трубочках. Нисходящая часть петли Генле хорошо пропускает воду, но непроницаема для Na+. В восходящей части активно реабсорбируется Na+. Такая противоточная система помогает концентрировать мочу.
Глюкоза обычно полностью реабсорбируется из первичной мочи, причём преимущественно уже в проксимальном извитом канальце. Там же всасываются обратно аминокислоты и большая часть необходимых минеральных веществ, например Na, K и Ca. Некоторые вещества, такие как гиппуровая кислота, креатин, аммиак и ряд лекарственных препаратов, поступают в мочу непосредственно через эпителий почечных канальцев. Этот процесс называется секрецией.
Клиренс, или очищение, показывает, какой объём плазмы очищается от тестового вещества. Это индикаторный метод, связанный с клубочковой фильтрацией. Только для инсулина клиренс совпадает с клубочковой фильтрацией. У свободно фильтрующихся веществ, которые сразу же реабсорбируются, клиренс ниже.
Частые вопросы: функции органов выделения
Что происходит, когда человек сильно потеет?
При активной работе потовых желёз через кожу выводится больше воды. В этом случае объём мочи может уменьшиться, а сама моча становится более концентрированной.
Как нервная система влияет на работу почек?
При усилении влияния симпатической нервной системы сосуды почек сужаются, а диурез снижается. Боль также может тормозить выделение мочи.
Какие гормоны регулируют объём мочи?
Вазопрессин, или АДГ, выделяемый задней долей гипофиза, усиливает обратное всасывание воды в почечных канальцах и уменьшает диурез. Тканевой гормон надпочечников альдостерон усиливает реабсорбцию Na, а вместе с ним и воды. Под действием малых доз адреналина объём мочи увеличивается.
Автор: EKFK
Источник: ВОЗ — физическая активность.
Приходи на тренировку! ArtGym
