§ 24. Виділення кінцевих продуктів метаболізму - важливий етап обміну речовин. Будова сечовидільної системи людини

Пригадайте, яку будову має видільна система у хребетних тварин. Яке її значення для нормального функціонування організму? Що таке фільтрація, реабсорбція, тиск, осмос? Які рефлекси називають умовними та безумовними?

Ви вже знаєте, що у процесі обміну речовин утворюються кінцеві продукти, які далі вже не можуть бути використані організмом і мають бути видалені з нього. Серед них, зокрема, аміак, сечова кислота, сечовина, вуглекислий газ. Ці речовини безперервно утворюються в клітинах, з них вони потрапляють у міжклітинну рідину, лімфу, і далі - у кров. Вода - це особливий кінцевий продукт обміну речовин, бо вона може використовуватися організмом для його потреб. Але для підтримання сталості внутрішнього середовища її надлишки повинні постійно виводитися з організму, як і надлишки мінеральних солей. З організму виводяться також будь-які чужорідні та отруйні речовини, що надійшли ззовні.

Фізіологічні процеси звільнення організму' від кінцевих продуктів обміну, чужорідних та отруйних речовин, спрямовані на підтримання сталості його внутрішнього середовища, називають виділенням.

В організмі людини процеси виділення забезпечують нирки, печінка, легені, кишечник і шкіра (мал. 100).

нирки

товстий кишечник і/

Мал. 100. Органи, що беруть участь у видільних процесах організму. Завдання. Розгляньте на малюнку органи, які беруть участь у процесах виділення з організму кінцевих продуктів обміну, назвіть їх і охарактеризуйте продукти, які вони виводять з організму

Через легені виділяються вуглекислий газ, вода у вигляді пари (пригадайте, як добре це видно морозного ранку, коли ви поспішаєте до школи) та деякі леткі речовини. Частково видільну функцію виконують усі залози травної системи. Так, з організму видаляються не лише непере-травлені рештки їжі, а й кінцеві продукти обміну Феруму (згадайте функції печінки), деякі отрути та шкідливі солі важких металів. Через потові залози виводяться переважно вода і розчинені в ній мінеральні солі. Про видільну функцію шкіри дізнаєтеся трохи згодом.

Провідна роль у процесах виділення належить сечовидільній системі, за участі якої з організму видаляється більша частина розчинних продуктів розпаду органічних речовин, зокрема сечовина та сечова кислота.

ЦІКАВО ЗНАТИ! Сечовина та сечова кислота -органічні сполуки з невеликими розмірами молекул, які містять Нітроген і є кінцевими продуктами розкладу білків та деяких інших органічних речовин.

До складу сечовидільної системи входять нирки, сечоводи, сечовий міхур та сечовивідний канал, або сечівник (мал. 101).

Завдання. Установіть відповідність між назвами структур сечовидільної системи і цифрами, якими вони позначені на малюнку 101.

Яка будова органів сечовидільної системи? Нирки - парні органи, розміщені в черевній порожнині на рівні попереку з обох боків хребта (мал. 102). За своєю формою вони нагадують насінину квасолі. У дорослої людини кожна нирка важить близько 160 г. Кожна нирка ззовні оточена жировою капсулою, а сама тканина нирки вкрита щільною сполучнотканинною оболонкою. На внутрішній увігнутій поверхні нирки розташована глибока вирізка. Це так звані ворота нирки. Через них до нирки входять ниркові артерії та нерви, а виходять ниркові вени_у лімфатичні судини і сечовід. Він починається від сплощеного лійкоподібного утворення - ниркової миски (мал. 102).

На поздовжньому розрізі нирки добре помітні два шари ниркової речовини, які відрізняються один від одного за своїм забарвленням та будовою. Зовнішній шар має назву кірковий, він темно-червоного кольору. Таке забарвлення йому надають численні кровоносні судини. Внутрішній шар називають мозковим. Він включає в себе 8-15 конусоподібних утворів - ниркових піраміду розділених прошарками кіркової речовини. На верхівці кожної піраміди відкривається 10-20 проток, якими до ниркової миски надходить сеча.

Сечовід - орган у вигляді трубки, що з’єднує ниркову миску і сечовий міхур. Стінка сечоводу побудована з трьох шарів: зовнішнього - сполучнотканинного, середнього - м’язового та внутрішнього - епітеліального, у якому є слизові клітини. Наявність слизу запобігає подразненню стінок сечоводу сечею. Перистальтичні (хвилеподібні) скорочення непосмугова-них м’язів стінок сечоводів забезпечують рух сечі від нирок до сечового міхура. (Пригадайте, що подібно пересувається їжа травним каналом.)

Сечовий міхур - це порожнистий орган, який слугує для накопичення та виведення сечі. Внутрішня поверхня міхура вистелена багатошаровим епітелієм. Він захищає стінки міхура від подразнення сечею. М’язова оболонка міхура побудована з трьох шарів м’язів. Середній коловий шар м’язів біля виходу сечового міхура утворює потовщення - сфінктер, що слугує для відкривання або закривання виходу до сечівника. Зовні сечовий міхур укритий сполучнотканинною оболонкою.

Як утворюється сеча? Головну масу нирок складають особливі мікроскопічні структури - нефрони (мал. 103). Саме вони здійснюють основні процеси сечоутворення. Том^' їх вважають структурно-функціональними одиницями нирки. У кожній нирці міститься понад 1 млн нефронів.

Кожний нефрон складається з двостінної капсули, у якій розміщений клубочок капілярів у та сечового канальця (мал. 103). Капсула ниркового тільця має вигляд порожнистої кулі, стінки якої утворені двома шарами епітеліальних клітин. Простір капсули переходить у сечовий каналець. У мозковому шарі цей каналець утворює петлю, після чого повертається в кірковий шар. Тут він разом із сечовими канальцями інших нефронів зливається у більший так званий збирний каналець. Такі збирні канальці

сполучаються у протоку - збирну трубочку, яка відкривається на верхівці ниркової піраміди. У кожній нирці загальна довжина всіх канальців становить близько 70-100 км, а їхня поверхня сягає 25 м². Це зумовлено величезним обсягом роботи, яку виконують нирки, очищуючи кров від кінцевих продуктів обміну та утворюючи сечу.

Речовини, які мають видалятися з організму людини, надходять до нирки нирковими артеріями. Судина, яка дає початок клубочку капілярів, має назву приносної, а та, яка виходить з клубочка, - виносної. Унікальною особливістю виносної судини є те, що вона не переходить у венули, а ще раз розгалужується на капіляри, які обплітають стінки сечового канальця. Лише після цього капіляри переходять у венозні судини, по яких кров виходить з нирки.

Приносна судина, по якій кров надходить до клубочка капілярів, має більший діаметр, ніж виносна. Ця різниця в діаметрі приносної та виносної судин зумовлює те, що кров’яний тиск у капілярах клубочка досягає 60-70 мм рт. ст., тоді як у всіх інших капілярах тіла людини цей тиск не перевищує 25 мм рт. ст. За рахунок цього тиску через стінки капілярів клубочка з плазми крові в порожнину капсули витискається частина води та розчинені в ній складові білків - амінокислоти, а також глюкоза, сечовина, неорганічні сполуки тощо. Утворена таким чином рідина має назву первинна сеча. За своїм хімічним складом вона цілком нагадує плазму крові, але, на відміну від плазми, не містить білків. Це зумовлено тим, що через пори (дрібні отвори) у стінках капілярів клубочків великі молекули білків і клітини крові не проходять. Процес утворення первинної сечі в ниркових тільцях називають фільтрацією.

За добу через нирки протікає 1500-1800 л крові і відповідно утворюється 150-180 л первинної сечі. З капсули первинна сеча потрапляє в сечовий каналець, обплетений сіткою капілярів (пригадайте, це саме ті

капіляри, які повторно утворює виносна судина). Тут відбувається зворотне всмоктування з рідини канальця в плазму крові більшої частини води, амінокислот, глюкози, вітамінів, неорганічних сполук тощо, тобто потрібних організму речовин. Цей процес має назву реабсорбція.

У результаті реабсорбції 99,2 % об’єму первинної сечі знову повертається в кров. Та частина сечі, яка залишається, пройшовши нирковий каналець, потрапляє до збирної трубочки. У нормі вона містить лише сечовину, сечову кислоту, аміак, неорганічні солі та пігменти, які надають їй певного кольору. її називають вторинною сечею. За добу в людини утворюється приблизно 1,5 л вторинної сечі. У ній менша, ніж у крові, концентрація натрій хлориду, тоді як концентрація сечовини більша в 60-70 разів.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ! За нормальної роботи нирок у вторинній сечі не повинно бути білків і глюкози. Якщо вони з’являються, це свідчить про порушення роботи нирок та обміну речовин в організмі. Поява глюкози у вторинній сечі може бути пов’язана з тим, що людина з’їла багато солодощів. При цьому вміст глюкози в крові підвищується понад норму і організм завдяки роботі нирок намагається вивести з нього надлишок глюкози.

Як здійснюється сечовипускання? Сеча, яка утворюється в нирках, по сечоводах, завдяки перистальтичним скороченням м’язів їхньої стінки, поступово надходить до сечового міхура. Коли сечовий міхур наповнюється сечею, його стінки розтягуються (об’єм наповненого сечового міхура в дорослої людини може сягати 0,75 л). Це спричинює подразнення рецепторів, розташованих у його стінках. Нервові імпульси, які виникають унаслідок цього, по чутливих нервах надходять до крижового відділу спинного мозку. Там розташований центр сечовипускання. Він посилає нервові імпульси, які зумовлюють розслаблення сфінктера та скорочення м’язів стінок міхура і сечівника. За рахунок цього сеча виводиться назовні. Так відбувається мимовільне, або безумовно-рефлекторне, сечовипускання.

Починаючи з 2-3 років, у дітей встановлюється довільне сечовипускання (тобто залежне від свідомості), бо його починають регулювати певні центри кори великих півкуль головного мозку. Під впливом сигналів, які надходять до цих центрів, людина відчуває позиви до сечовипускання. У свою чергу, сигнали, які виникають у корі півкуль, можуть гальмувати або, навпаки, збуджувати центр сечовиділення в спинному мозку. Саме тому, починаючи з певного віку, людина здатна свідомо регулювати процеси виведення сечі з організму.

Які функції виконує нирка, крім сечоутворення? Нирки, крім виділення кінцевих продуктів обміну речовин, беруть участь у підтриманні сталості об’єму та складу плазми крові, лімфи і тканинної рідини. Тобто нирки є одними з тих органів, які забезпечують гомеостаз нашого організму. Крім того, нирки здатні знешкоджувати деякі токсичні продукти обміну. Також у нирках синтезується вітамін 1).^, гормони і речовини, що стимулюють утворення еритроцитів.

Як здійснюється нервова та гуморальна регуляція роботи нирок? Нервова система регулює процеси сечоутворення, звужуючи чи розширюючи

кровоносні судини нирки. Роботу нирок контролюють нервові центри, розташовані в корі півкуль головного мозку: збільшення чи зменшення виділення сечі може відбуватись під впливом певних емоційних станів, стресів тощо.

Нервова регуляція сечоутворення тісно пов’язана з гуморальною. У стінках судин є особливі рецептори, які реагують на зміни концентрації солей у крові. Зокрема, за надмірного підвищення концентрації солей у крові нервові імпульси від цих рецепторів по відповідних чутливих нервах прямують до головного мозку, а звідти - до ендокринної залози, пов’язаної з головним мозком - гіпофіза. Ця залоза збільшує виділення в кров антидіуретичного гормону, який посилює зворотне всмоктування води в канальцях нефронів. Під впливом цього гормону зменшується кількість утвореної сечі. Відповідно зменшуються витрати води організмом, знижується концентрація солей у крові. Якщо в організмі є надлишок води, то концентрація солей у крові стає низькою, і гіпофіз перестає виділяти в кров анти діуретичний гормон. Зменшує виведення із сечею води також гормон адреналін, оскільки він звужує судини нирки (пригадайте, на які ще процеси в організмі людини впливає адреналін).

Ключові терміни і поняття: нирка, нефрон, сечовід, сечовий міхур, сечівник, первинна сеча, вторинна сеча.

УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ

• Кінцеві продукти обміну речовин, надлишок води та мінеральних солей, а також чужорідні речовини видаляються з організму через шкіру, легені та травну систему. Основну частину процесів виділення виконує сечовидільна система. Вона утворена парою нирок, сечоводами, сечовим міхуром та сечовивідним каналом. Структурною і функціональною одиницею нирки є нефрон. Нирки, крім виведення кінцевих продуктів обміну, беруть участь у регуляції водно-сольового обміну речовин і підтриманні сталості осмотичного тиску рідин тіла.

ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ Дайте відповідь на запитання

1. Яке значення має виділення кінцевих продуктів обміну речовин з організму?

2. Яка будова нирок? 3. Яка будова нефрону? 4. Як утворюється первинна сеча? 5. Завдяки чому утворюється вторинна сеча? 6. Чим розрізняються за хімічним складом первинна та вторинна сеча? 7. Як сеча виводиться з організму людини? 8. Як регулюються процеси сечоутворення та сечовиділення? Виберіть одну правильну відповідь

1. Укажіть органи, які беруть участь у виділенні з організму продуктів обміну:

а) нирки, легені, шкіра, кишечник; б) серце, легені, шкіра, печінка; в) підшлункова залоза, шкіра, кишечник, печінка; г) шлунок, спинний мозок, печінка, шкіра, нирки.

2. Укажіть, де розташовані ниркові піраміди: а) у кірковому шарі нирок; б) у мозковому шарі нирок; в) у нирковій мисці; г) у надниркових залозах.

3. Укажіть структурну і функціональну одиницю нирок: а) альвеола; б) нейрон; в) нефрон; г) канальцевий апарат.

4. Укажіть кількість вторинної сечі, що утворюється в людини за добу: а) 1500 л;

б) 150 л; в) 1,5 л; г) 0,15 л.

ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ. Установіть чітку послідовність процесів утворення первинної та вторинної сечі та обґрунтуйте їхнє значення.

ПОМІРКУЙТЕ. 1. Лікарі-урологи називають нирки «біологічними фільтрами» організму людини. Чому вони дістали таку назву? 2. Який зв’язок існує між роботою видільних органів і діяльністю інших систем органів в організмі людини?

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Матяш