§ 40–41. «Умные» фильтры

Определения и обозначения

Почка — парный орган, который очищает кровь от продуктов обмена и поддерживает постоянство внутренней среды. Она помогает регулировать количество воды и растворённых веществ в организме. Благодаря этому состав крови не меняется резко при обычных изменениях питания и питья.

Нефрон — структурно-функциональная единица почки, то есть её основная работающая часть. В нефрон входят почечный клубочек с капсулой и отходящий от неё каналец. Клубочек фильтрует плазму, капсула принимает фильтрат, а в канальце состав жидкости изменяется.

Первичная моча — жидкость, образующаяся при фильтрации плазмы крови в почечных клубочках. Она содержит воду и небольшие растворённые вещества, в том числе как ненужные продукты обмена, так и необходимые организму соединения. Это промежуточная жидкость, из которой организм ещё может вернуть полезные вещества.

Вторичная моча — жидкость, которая после избирательного обратного всасывания и других процессов поступает в мочевыводящие пути. В ней остаются вещества, подлежащие выведению, а содержание нужных организму веществ обычно намного меньше. Именно вторичная моча в итоге покидает организм.

Как это устроено

К почкам кровь поступает по почечным артериям, поэтому через них непрерывно проходят растворённые в плазме вещества. Среди них есть продукты обмена — остатки работы клеток, которые нужно удалить, чтобы они не накапливались. Фильтрация позволяет отделить часть плазмы от клеток крови и крупных белков, сохраняя их в кровотоке. Затем состав образовавшейся жидкости меняется по мере прохождения через нефрон.

В почечном клубочке множество тонких капилляров, по которым движется кровь, окружают капсулу нефрона. Через стенки капилляров под действием давления в капсулу проходит часть плазмы. Клетки крови и крупные белки слишком велики, чтобы пройти через фильтрующий барьер, поэтому остаются в сосудах. Собранная капсулой жидкость начинает путь по канальцу нефрона.

Получившаяся первичная моча не является готовым продуктом для выведения. В ней есть продукты обмена, но вместе с ними в фильтрат попадают вода, соли, глюкоза и другие небольшие вещества, растворённые в плазме. Если бы всё это сразу покидало организм, он терял бы нужные запасы воды и питательных веществ. Поэтому после фильтрации следует этап избирательного возвращения полезных компонентов.

В канальцах нефрона вещества проходят через их стенки обратно в окружающие кровеносные сосуды. Организм возвращает в кровь нужные ему вещества и большую часть воды, а ненужные продукты обмена остаются в жидкости. Этот процесс называется обратным всасыванием. В результате первичная моча превращается во вторичную, а её состав зависит от того, что требуется организму сохранить или вывести.

Вторичная моча собирается в почках и затем движется по мочевыводящим путям: по мочеточникам она поступает в мочевой пузырь, где накапливается, а затем выводится наружу. Мочевой пузырь хранит мочу, но не образует её. Количество и состав мочи меняются в зависимости от работы почек и потребностей организма, например от того, сколько воды поступило и сколько её нужно сохранить. Так фильтрация и обратное всасывание вместе помогают очищать кровь и поддерживать её состав.

Как образуется моча

Сравнивайте жидкости по месту образования и способу образования: это помогает не перепутать фильтрацию с обратным всасыванием. Значительно меньший объём вторичной мочи объясняется тем, что большая часть воды возвращается в кровь. Приведённые суточные объёмы примерные и могут изменяться.

Разбор задач

Задача 1

Проследите путь первичной мочи от места её образования до начала почечных канальцев. Чтобы ответить, нужно вспомнить, где находится фильтрующий барьер и куда собирается прошедшая через него жидкость. Проследите путь от крови, а не от мочевого пузыря.

1. Кровь течёт по капиллярам почечного клубочка, а через их стенки фильтруется часть плазмы.
2. Клетки крови и крупные белки остаются в кровотоке, а жидкость с небольшими растворёнными веществами переходит в капсулу нефрона.
3. Первичная моча собирается в капсуле и оттуда поступает в каналец, где начинается обратное всасывание.

Ответ: первичная моча образуется при фильтрации в клубочке, попадает в капсулу нефрона и затем переходит в начало почечного канальца.

Задача 2

В первичной моче обнаружены вода, глюкоза, соли и продукты обмена. Укажите, какие вещества обычно возвращаются в кровь, а какие выводятся с мочой. Сначала отделите вещества, которые организму обычно нужны, от продуктов, подлежащих удалению. Затем учтите, что часть воды и солей тоже может быть выведена.

1. Глюкоза в норме возвращается из канальцев в кровь, потому что организм использует её как источник энергии.
2. Большая часть воды и часть солей обычно всасываются обратно, но их возвращение зависит от потребностей организма.
3. Продукты обмена остаются в жидкости и выводятся; вместе с ними уходят избыток воды и солей.

Ответ: обычно в кровь возвращаются глюкоза и большая часть воды, а продукты обмена выводятся. Соли могут как возвращаться, так и оставаться в моче — в зависимости от того, сколько их нужно организму.

Задача 3

Объясните, почему при нарушении работы почечных канальцев в моче могут появиться вещества, которые в норме возвращаются в кровь. Нужно связать строение нефрона с функцией его частей. Важно не смешивать неисправность канальцев с фильтрацией в клубочке.

1. При фильтрации в клубочке небольшие растворённые вещества переходят из плазмы в первичную мочу.
2. В норме канальцы избирательно возвращают в кровь нужные организму вещества, например глюкозу.
3. Если работа канальцев нарушена, обратное всасывание может идти недостаточно полно, и часть полезных веществ останется в жидкости.

Ответ: при нарушении канальцев нужные вещества могут не вернуться в кровь и поэтому оказаться во вторичной моче.

Типичные ошибки

Ошибка: считать первичную мочу готовой к выведению. Так думают, потому что она уже образовалась в почке, но в ней ещё много воды и полезных веществ. Проверьте себя: спросите, прошла ли жидкость через канальцы и было ли обратное всасывание. Если нет, перед вами ещё первичная моча.

Ошибка: путать фильтрацию с обратным всасыванием. Оба процесса связаны с переходом веществ, но происходят в разных частях нефрона и имеют разные направления. Фильтрация идёт из крови в капсулу клубочка, а обратное всасывание — из канальца обратно в кровь. Проверьте, откуда и куда движется вещество.

Ошибка: думать, что почки задерживают только вредные вещества. При фильтрации через стенки клубочков проходят и небольшие нужные вещества, поэтому первичная моча содержит, например, глюкозу. Это иногда путают с окончательной очисткой крови. Проверьте себя: вспомните, что состав жидкости меняется в канальцах, где полезное возвращается в кровь.

Ошибка: считать, что моча образуется в мочевом пузыре. Такое представление может возникнуть потому, что именно там моча накапливается перед выведением. Но образуется она в нефронах почек, а к пузырю поступает по мочеточникам. Чтобы проверить себя, различайте образование мочи и её временное хранение.

Связь с другими темами

Чтобы понять фильтрацию, нужно знать, что кровь состоит из плазмы и клеток. В плазме растворены вещества, а клетки крови и крупные белки при фильтрации остаются в кровотоке. Это различие объясняет, почему в первичную мочу попадают одни компоненты крови, но не другие.

Работа почек связана с обменом веществ: клетки образуют продукты обмена, которые нужно удалить. Одновременно почки помогают поддерживать постоянство внутренней среды, регулируя состав жидкости, возвращаемой в кровь. Эти знания пригодятся при изучении выделительной системы и влияния образа жизни на здоровье.

Что запомнить

• Почки очищают кровь и помогают поддерживать постоянство внутренней среды.
• Нефрон — основная структурно-функциональная единица почки.
• Фильтрация происходит в почечных клубочках.
• Первичная моча образуется из части плазмы крови.
• В канальцах нефрона нужные организму вещества и вода возвращаются в кровь.
• Вторичная моча поступает из почек в мочевыводящие пути.