Выделение

Определения и обозначения

Выделение — процесс удаления из организма конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, солей и других ненужных соединений. К конечным продуктам относят вещества, которые образуются при работе клеток и уже не могут быть использованы организмом. Их удаление помогает сохранять подходящий состав внутренней среды.

Мочевыделительная система — органы, которые образуют мочу и выводят её из организма: почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал. Почки очищают кровь и образуют мочу, а остальные органы обеспечивают её движение и выведение. Слаженная работа системы не даёт продуктам обмена накапливаться в организме.

Нефрон — структурно-функциональная единица почки, в которой образуется моча. Это значит, что почка состоит из множества нефронов, каждый из которых выполняет основные этапы обработки жидкости из крови. Благодаря нефронам организм может удалять ненужное и возвращать в кровь то, что ему требуется.

Моча — жидкость, содержащая конечные продукты обмена, избыток воды и минеральных солей и удаляемая из организма. Её состав меняется в зависимости от того, сколько воды и солей поступило и сколько организм израсходовал. По образованию мочи почки регулируют состав внутренней среды.

Как это устроено

Клетки постоянно используют вещества и образуют продукты обмена, а их избыток способен нарушить работу организма. Поэтому выделение удаляет, например, мочевину, лишние воду и соли, углекислый газ и некоторые чужеродные соединения. Если оставить эти вещества в крови, её состав перестанет быть постоянным. Это затруднит нормальную работу клеток и органов.

Моча образуется в почках, затем по мочеточникам поступает в мочевой пузырь, где временно накапливается. Когда пузырь наполняется, моча выводится наружу через мочеиспускательный канал. Разделение пути на эти части позволяет сначала образовать и доставить мочу, а затем хранить её до выведения. Мочеточник и мочеиспускательный канал поэтому выполняют разные задачи.

Нефрон включает почечное тельце и систему канальцев. В почечном тельце клубочек капилляров окружён капсулой: через стенки капилляров и капсулы фильтруется часть плазмы крови. Затем жидкость проходит по канальцам, где её состав изменяется. Такое расположение позволяет сначала отделить небольшие растворённые вещества и воду, а потом избирательно вернуть нужное в кровь.

При фильтрации в капсулу поступают вода и небольшие растворённые вещества, образуя первичную мочу. Крупные белки и клетки крови фильтрационный барьер обычно задерживает. Далее в канальцах происходит обратное всасывание: вода и необходимые вещества возвращаются из первичной мочи в кровь. При секреции некоторые вещества переходят из крови в просвет канальца, и после этих процессов образуется вторичная моча.

Работу почек регулируют нервные сигналы и гормоны, которые помогают согласовать состав мочи с потребностями организма. Особенно важен антидиуретический гормон (АДГ): при недостатке воды он усиливает её обратное всасывание в канальцах. Поэтому объём мочи уменьшается, а концентрация растворённых в ней веществ повышается. Когда воды достаточно, её потеря с мочой может быть больше.

Органы выделения и удаляемые ими вещества

Сопоставляй в таблице не только вещество, но и орган, через который оно удаляется: так проще увидеть, что выделение не ограничено почками. Последний столбец показывает, какую задачу для организма решает каждый путь выведения. Некоторые органы одновременно выполняют и другие функции, например кожа участвует в охлаждении тела.

Разбор задач

Задача 1. Определите, какие органы участвуют в удалении из организма углекислого газа, мочевины и избытка воды. Нужно связать каждый продукт с путём, по которому он покидает организм. При этом одно вещество может выводиться более чем одним органом. Запишем соответствия по отдельности.

1. Углекислый газ образуется при клеточном дыхании и удаляется с выдыхаемым воздухом через лёгкие.
2. Мочевина выводится прежде всего почками с мочой; небольшое её количество содержится и в поте.
3. Избыток воды выводится почками с мочой и кожей с потом, а также лёгкими в виде водяного пара.

Ответ: углекислый газ удаляют лёгкие, мочевину — главным образом почки, а избыток воды — почки, кожа и лёгкие.

Задача 2. За сутки образовалось 150 л первичной мочи, а выделилось 1,5 л вторичной. Определите, какой процент первичной мочи был возвращён в кровь. Возвращённая доля равна разнице между образовавшимся и выделившимся объёмом. Затем эту разницу нужно сравнить с объёмом первичной мочи.

1. Вычислим объём, который не вышел из организма: 150 − 1,5 = 148,5 л.
2. Найдём долю от первичной мочи: 148,5 ÷ 150 = 0,99.
3. Переведём долю в проценты: 0,99 × 100% = 99%.

Ответ: обратно в кровь было возвращено 99% объёма первичной мочи. Это показывает, что большая часть отфильтрованной жидкости не теряется, а проходит обратное всасывание в канальцах.

Задача 3. Объясните, почему при недостатке воды мочи образуется меньше, но она становится более концентрированной. Здесь нужно связать изменение объёма мочи с тем, что происходит с водой в нефроне. Учитываем, что при обезвоживании усиливается действие АДГ.

1. При нехватке воды организму важно уменьшить её потерю.
2. АДГ усиливает обратное всасывание воды из канальцев нефрона в кровь.
3. Вторичной мочи становится меньше, а доля растворённых веществ в оставшемся объёме возрастает.

Ответ: усиленное возвращение воды в кровь уменьшает объём мочи и повышает её концентрацию.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что выделение осуществляют только почки. Так думают, потому что почки образуют мочу и особенно заметны в этой теме. Однако углекислый газ выводят лёгкие, пот выделяет кожа, а печень участвует в удалении продуктов обезвреживания. Проверь себя: если речь идёт о газе, поте или желчи, подумай и об органах, кроме почек.

Ошибка: путать мочеточник с мочеиспускательным каналом. Сходные названия легко перепутать, но мочеточник соединяет почку с мочевым пузырём, а мочеиспускательный канал ведёт из пузыря наружу. Проверь направление движения мочи: почка — мочеточник — пузырь — мочеиспускательный канал. Если перепутать эти два пути, последовательность нарушится.

Ошибка: называть первичную мочу конечной. Первичная моча образуется при фильтрации, но затем проходит по канальцам, где её состав меняется. Из неё в кровь возвращаются вода и полезные вещества, а некоторые соединения дополнительно секретируются в каналец. Проверь себя: конечной для выведения является вторичная моча, сформированная после процессов в канальцах.

Ошибка: считать, что белки и клетки крови свободно попадают в первичную мочу. Иногда фильтрацию представляют как простое процеживание всей крови, но фильтрационный барьер обладает избирательностью. В норме крупные белки и клетки крови задерживаются в кровотоке, а фильтруются вода и небольшие растворённые вещества. Проверь себя: если в описании нормального процесса указано массовое попадание клеток крови в мочу, это неверно.

Связь с другими темами

Для понимания выделения пригодятся знания о строении клетки и обмене веществ: именно работа клеток приводит к образованию продуктов, которые нужно удалить. Состав крови и постоянство внутренней среды объясняют, почему избыток воды, солей и продуктов обмена опасен. Работа почек связана с дыханием и кровообращением, а также с водно-солевым балансом. Эти знания помогают понять действие гормонов и основы профилактики заболеваний почек.

Что запомнить

• Выделение удаляет конечные продукты обмена и поддерживает постоянство внутренней среды.
• Главные органы мочевыделительной системы — почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал.
• Нефрон является структурно-функциональной единицей почки.
• Первичная моча образуется фильтрацией плазмы крови в почечном тельце.
• В канальцах нефрона происходят обратное всасывание и секреция.
• Вторичная моча содержит в основном воду, минеральные соли и конечные продукты обмена.
• Количество и состав мочи зависят от состояния организма и гормональной регуляции.