Строение и функции мочевыделительной системы
Выделение - процесс удаления из организма ненужных и вредных продуктов обмена веществ. В выделении конечных продуктов обмена участвуют почки, легкие, потовые железы и кишечник. СО 2 и водяной пар выделяются через легкие. Небольшое количество воды и растворенных в ней мочевины и минеральных солей выводятся через потовые железы. Большая часть продуктов обмена выделяется через мочевыделительную систему.
Основной орган выделения - почки. Они имеют сложное строение, что отражает сложность их функций. Кроме почек, к органам выделения относятся мочеточник, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал. Почки - парный орган, имеющий бобоподибну форму и массу до 100 г. Размещенные почки в брюшной полости, прилегающих к ее задней стенки на уровне поясничных позвонков. Почка снаружи покрыта очень плотной соединительнотканной капсулой, которую окружает жировая капсула. Почечная ткань состоит из двух слоев: наружного - коркового и внутреннего - мозгового. Мозговой слой образует 15-20 пирамид. В середине пирамид проходят тонкие трубочки, оканчивающиеся отверстиями в сосочках, которые выступают в небольшую полость - почечную лоханку. Почка имеет сложную микроскопическое строение и содержит около 1 млн структурно-функциональных единиц - нефронов. Нефрон состоит из капсулы (в виде двухслойной чаши), в которой содержится клубок капилляров, и системы канальцев. Стенки канальцев образованы одним слоем эпителиальных клеток. Капсула находится в корковом слое, от нее отходит извилистый каналец первого порядка, который идет в мозгового слоя и, выпрямляясь, образует петлю. Петля возвращается в корковый слой и там образует извилистый каналец второго порядка, впадает в собирательную трубочку. Собирательные трубочки, сливаясь, открываются в полости почечных лоханок, от которых отходят мочеточники.
Моча образуется из плазмы крови. Процесс образования мочи начинается в капсулах наружного слоя почек. Когда кровь проходит через капилляры клубочков, то с ее плазмы вытесняются (фильтруются) вода и растворенные в ней вещества. Фильтрация осуществляется потому, что сосуд, которая приносит кровь к клубочка, шире сосуда, выносит кровь из него. В клубочку создается высокое давление, в два и более раз превышает давление крови в других капиллярах. Отфильтрованную жидкость называют первичной мочой. За сутки в организме может образовываться до 150-180 л первичной мочи. По концентрации растворенных веществ первичная моча не отличается от кровяной плазмы. В ней, кроме продуктов диссимиляции, содержатся аминокислоты, глюкоза, ионы неорганических веществ и т.п.. В первичной мочи, в отличие от плазмы крови, нет белков, поскольку они не фильтруются. Таким образом, первичная моча является фильтратом плазмы крови, а главной фильтрующей силой является давление крови в капиллярном клубочку.
Из капсул первичная моча проходит в первоначальное каналец, затем во вторичный каналец, густо оплетены сетью капилляров. В этой части нефрона происходит всасывание в кровь большей части воды и некоторых веществ: глюкозы, аминокислот, белков, витаминов, ионов неорганических веществ. Первичная моча, попавшая в сборную трубочки, называется вторичной. Она содержит мочевину, мочевую кислоту, аммиак и т.д.. За сутки может образоваться до 1,5 л вторичной мочи. Если почки функционируют нормально, то во вторичной моче отсутствуют белок и глюкоза. С канальцев вторичная моча собирается в почечную лоханку, а затем по мочеточниках поступает в мочевой пузырь. Наполнение мочевого пузыря приводит к растяжению его стенки. Нервные окончания, которые есть в стенке, раздражаются, сигналы поступают в центральную нервную систему, и человек испытывает влечение к выделению мочи. Оно осуществляется через мочеиспускательный канал и находится под контролем нервной системы.
Функции почек выделительная; регуляция объема крови, лимфы и тканевой жидкости, обеспечение постоянства осмотического давления и ионного состава жидкостей внутренней среды организма; регуляция артериального давления и кроветворения.
Нарушение деятельности почек. Профилактика заболеваний органов выделения
Нарушения или прекращения функции почек вызывается попаданием инфекции в почечную паренхиму. Способствуют этому переохлаждение организма, почек, простуда. Болезни почек развиваются также при отравлении солями тяжелых металлов, лекарствами, кислотами и т.д.. Вредное влияние на почки оказывает потребление слишком острой пищи. Алкоголь поражает клетки эпителия почек, нарушает или прекращает образование мочи. Часто у больных почках образуются камни.
Чтобы предотвратить заболевания почек следует придерживаться определенных гигиенических требований: правильно питаться, своевременно лечить зубы, ангину, закалять свой организм, быть осторожным с различными ядами, принимать лекарства только по назначению врача, соблюдать личную гигиену.
В мочевыделительную систему у человека входят органы, отвечающие за формирование, накапливание и выведение урины из организма.
Система предназначена для очищения организма от шлаков, опасных веществ при сохранении нужного водно-солевого баланса.
Рассмотрим ее более подробно.
Строение мочевой системы человека
В структуру системы мочевыделения входят:
Основа — почки
Основной орган мочевыделения. Состоят из почечной ткани, предназначенной для очищения крови с выделением мочи, а также для сбора и выведения урины.
Почки выполняют множество функций:
- Экскреторная. Заключается в выведении продуктов обмена, избытка жидкости, солей. Ведущее значение для правильной работы организма имеет вывод , . При превышении их концентрации в крови происходит интоксикация организма.
- Контроль водного баланса.
- Контроль артериального давления. Орган продуцирует ренин – фермент, характеризующийся сосудосуживающими свойствами. Также здесь вырабатывается ряд ферментов, имеющих сосудорасширяющие свойства, например, простагландины.
- Кроветворение. Орган продуцирует гормон эритропоэтин, благодаря которому осуществляется регуляция уровня эритроцитов – клеток крови, отвечающих за насыщение тканей кислородом.
- Регуляция уровня белков в крови.
- Регулирование обмена воды и солей, а также кислотно-щелочного баланса. Почки выводят избыток кислот и щелочи, регулируют осмотическое давление крови.
- Участие в обменных процессах Са, фосфора, витамина Д.
Почки обильно снабжены кровеносными сосудами, которые транспортируют к органу огромный объем крови – около 1700 л в сутки. Вся кровь в организме человека (около 5 л) фильтруется органом в течение суток порядка 350 раз.
Функционирование органа устроено таким образом, что через обе почки проходит одинаковый объем крови. Однако при одной из них организм приспособится к новым условиям. Необходимо обратить внимание на то, что при повышенной нагрузке на одну почку растут и риски развития связанных с этим заболеваний.
Почки – не единственный орган выделения. Эту же задачу выполняют легкие, кожные покровы, кишечник, слюнные железы. Но даже в совокупности все эти органы не могут справиться с очищением организма в той же степени, как почки.
Нормально функционирующие почки поддерживают гомеостаз – постоянство внутренней среды, регулируя объем выводимой из него жидкости.
Например, при нормальном уровне глюкозы весь ее объем всасывается обратно. При повышении ее концентрации, часть сахара остается в канальцах и выводится вместе с уриной.
Мочеточный канал
Этот орган представляет собой мышечный канал, длина которого составляет 25-30 см. Он является промежуточным участком между и пузырем. Ширина просвета канала варьируется на протяжении его длины и может составлять от 0,3 до 1,2 см.
Мочеточники предназначены для движения мочи из почек в мочевой пузырь. Движение жидкости обеспечивается сокращениями стенок органа. Мочеточники и мочевой разделены клапаном, который для выведения урины открывается, затем возвращается в исходное положение.
Мочевой пузырь
Функция пузыря заключается в скоплении урины. При отсутствии мочи орган напоминает небольшой мешок со складками, который по мере накопления жидкости увеличивается в размерах.
Он пронизан нервными окончаниями.
Накопление в нем мочи в объеме 0, 25-0,3 л приводит к подаче в мозг нервного импульса, который проявляется как позыв к мочеиспусканию. В процессе опорожнения пузыря происходит одновременное расслабление двух сфинктеров, задействуются мышечные волокна промежности и пресса.
Объем выделяемой жидкости в сутки варьируется и зависит от множества факторов: температуры окружающей среды, объема выпитой воды, еды, потоотделения.
Мочеточники и мочевой пузырь состоят из 3 слоев. Первый слой – слизистая оболочка. Она выстилает органы изнутри, защищая эпителий от воздействия солей. Следующий слой – мышечные волокна, которые, сжимаясь, продвигают жидкость.
Они оснащены рецепторами, которые реагируют на сигналы почек о продвижении мочи или закрытии клапана. Последний – стенка органа, прикрепляющая его к клетчатке.
Структура уретры
Представляет собой трубчатый орган, выводящий мочу наружу. У мужчин и женщин есть свои особенности в функционировании этой части мочевыделительной системы.
Функции всей системы
Основная задача мочевыделительной системы – выведение токсических веществ. Начинается фильтрация крови в клубочках нефронов. Результатом фильтрации становится отбор крупных белковых молекул, возвращаемых в кровоток.
Жидкость, очищенная от белка, поступает в канальцы .
Почки тщательно и безошибочно отбирают все полезные и необходимые организму вещества и возвращают их в кровь.
Точно также они отфильтровывают ядовитые элементы, которые необходимо вывести наружу. Это важнейшая работа, без которой организм бы погиб.
Большинство процессов в человеческом организме протекает автоматически, без контроля человека. Однако мочевыделение – процесс, контролируемый сознанием, и при отсутствии заболеваний непроизвольно не происходит.
Однако к врожденным способностям этот контроль не относится. Он вырабатывается с возрастом в течение первых лет жизни. При этом у девочек формируется быстрее.
У сильного пола
В функционировании органов в мужском организме есть свои нюансы. Отличие касается работы мочеиспускательного канала, осуществляющего выброс не только мочи, но и спермы. С уретрой у мужчин соединены протоки, идущие от
мочевого пузыря и яичек. Однако урина и сперма не смешиваются.
В структуру мочеиспускательного канала у мужчин входят 2 отдела: передний и задний. Основная функция переднего отдела заключается в предупреждении проникновения инфекций в дальний отдел и последующего ее распространения.
Ширина уретры у мужчин составляет около 8 мм, а длина – 20-40 см. У мужчин канал подразделяется на несколько частей: губчатую, перепончатую и предстательную.
У женского населения
Отличия в выделительной системе присутствуют только в функционировании уретры.
В женском организме она выполняет одну функцию – выведение мочи. Уретра – короткая и широкая трубка, диаметр
которой составляет 10-15 мм, а длина – 30-40 мм. В связи с анатомическими особенностями, женщины чаще сталкиваются с заболеваниями мочевого пузыря, так как инфекции проще попасть внутрь.
Локализована уретра у женщин под симфизом и имеет изогнутую форму.
У представителей обоих полов , возникновение болезненных ощущений, задержка или недержание урины свидетельствую о развитии заболеваний органов мочевыделения или расположенных рядом с ними.
В детском возрасте
Процесс созревания почек не завершается к моменту рождения. Фильтрующая поверхность органа у ребенка составляет всего 30% от этой величины у взрослых людей. Канальцы нефрона более узкие и короткие.
У детей первых лет жизни орган имеет дольчатое строение, наблюдается недоразвитие коркового слоя.
Для очищения организма от шлаков детям необходимо большее количество воды, чем взрослым. Нужно отметить пользу грудного вскармливания с этой точки зрения.
Поступающее в детский организм грудное молоко усваивается полностью, поэтому необходимость в выведении продуктов жизнедеятельность мала. Однако при замене материнского молока другими продуктами питания наблюдается рост нагрузки на орган.
Есть отличия и в работе других органов. Мочеточники у детей шире и более извилисты. Уретра у маленьких девочек (в возрасте до 1 года) полностью открыта, однако это не приводит к развитию воспалительных процессов.
Заключение
Мочевыделительная система объединяет в себе множество органов. Нарушения в их работе могут приводить к серьезным нарушениям в организме. При скоплении вредных веществ появляются признаки интоксикации – отравления, которое распространяется на весь организм.
При этом заболевания мочевыделительной системы могут быть разной природы: инфекционные, воспалительные, токсические, вызванные нарушением кровообращения. Своевременное обращение к врачу при возникновении симптоматики, указывающей на заболевание, поможет избежать тяжелых последствий.
Строение и функции мочевыделительной системы
Урок с использованием опорного конспекта
Оборудование: таблицы «Органы выделения», модель «Строение почки млекопитающего», диафильм «Строение и работа почек».
ХОД УРОКА
I. Закрепление изученного ранее материала
У доски работают три ученика .
Задание 1-му ученику: рассказать об обмене веществ в организме, используя следующую схему:
Опорные понятия
Гомеостаз – способность организма противостоять изменениям среды и сохранять относительное постоянство состава, а также интенсивности физиологических процессов.
Метаболизм – совокупность процессов обмена веществ и энергии и их биохимических превращений в живом организме или совокупность химических превращений соединений, свойственных клетке, связанных между собой и с окружающей средой и обеспечивающих жизнедеятельность клетки.
Анаболизм (или ассимиляция) – процессы синтеза сложных органических веществ из простых. Эти процессы еще называют пластическим обменом: из простых питательных веществ образуются богатые энергией вещества клетки – белки, жиры, углеводы. Эти процессы нуждаются в энергии.
Катаболизм (или диссимиляция) – процессы расщепления сложных органических веществ до простых. Эти процессы еще называют энергетическим обменом: белки, жиры и углеводы расщепляются и окисляются до неорганических веществ. Эти процессы сопровождаются освобождением энергии, которая расходуется на синтез новых веществ, мышечное движение, работу внутренних органов, умственную работу и т.д.
Учитель. Где протекают эти процессы?
Ученик. В клетке.
Учитель. Что необходимо для этого?
Ученик. Участие ферментов.
Учитель. Существует ли взаимосвязь между этими процессами?
Ученик. Да. Они происходят в клетке одновременно, причем многие конечные продукты катаболизма являются начальными для анаболизма. Освобождаемая при катаболизме энергия расходуется при анаболизме.
Учитель. Каким законам диалектики подчиняется процесс метаболизма?
Ученик. Закону сохранения и превращения энергии, закону единства и борьбы противоположностей.
Задание 2-му ученику: рассказать о процессах выделения и охарактеризовать типы этих процессов.
Опорные понятия:
Дефекация – удаление непереваренных остатков пищи через анальное отверстие. Это не продукты метаболизма, т.к. непереваренная пища не попадает в клетки тела и в процессах матаболизма не участвует. Энергии для удаления этих остатков не требуется.
Экскреция – выделение не подлежащих дальнейшему использованию в организме веществ из клеток и из кровяного русла с мочой и потом. Энергия при экскреции потребляется.
Секреция – выделение клеткой веществ, которые используются внутри самого организма. Например, выделение ферментов в составе желудочного сока или слюны. Энергия при этом потребляется.
Задание 3-му ученику: рассказать о конечных продуктах распада основных веществ клетки (работа со схемами ).
Учитель . Что происходит с конечными продуктами?
Ученик. Часть используется организмом, другие удаляются во внешнюю среду.
Учитель. Как это происходит? Ведь большинство клеток расположены глубоко в теле, а не на границе с окружающей средой.
Ученик. Все эти вещества попадают в кровь и переносятся к органам выделения.
Учитель. Какие это органы?
Ученик. Легкие, почки, кожа, кишечник.
Учитель. Подводим итог, анализируем таблицу.
Учитель. Дайте определение процессу выделения.
Ученик . Выделение – это процесс удаления из организма конечных продуктов метаболизма, а так же удаление избытка воды, солей и других веществ.
Учитель. С какими системами органов связан этот процесс?
Ученик. С мочевыделительной, кровеносной, дыхательной, кожей, пищеварительной.
II. Изучение нового материала
Учитель . Итак, из табл. 1 видно, что наибольшее количество веществ удаляется через почки. Почки – это органы мочевыделительной системы. Со строением этой системы и ее функциями мы будем знакомиться на сегодняшнем уроке.
Работа ведется в группах. Каждая группа получает задание. Отчет по работе оформляется в виде опорного конспекта в тетрадях и на доске.
Главная задача – установить взаимосвязь между функциями и строением органов мочевыделительной системы. Творческое задание: составить круги Эйлера по любому фрагменту урока.
Функции мочевыделительной системы
Рассказ учителя.
1. Выделительная (экскреция) – удаляются:
а) конечные продукты диссимиляции;
б) излишки воды и солей;
в) ядовитые вещества (алкоголь, лекарственные
препараты);
2. Регуляторная – обеспечивает постоянство:
а) внутренней среды организма (объем
крови, лимфы и тканевой жидкости);
б) осмотического давления – почки регулируют
концентрацию солей в крови и тканевой жидкости,
омывающей клетки. Если концентрация солей в
жидкости больше, чем в клетке, вода выходит из
нее, клетка съеживается и погибает (плазмолиз); и
наоборот, если концентрация солей в жидкости
меньше, чем в клетке, вода входит в клетку, она
набухает и лопается;
в) ионного состава жидкости – почки удерживают
или выводят те или иные соли из крови в
зависимости от их недостатка или избытка в
организме;
г) кислотно-щелочного равновесия – почки
поддерживают нейтральную реакцию крови, в
зависимости от обстоятельств удерживая или
удаляя из организма ионы угольной кислоты, хлора,
водорода и аммония, присутствие которых
определяет уровень рН крови. Ионы аммония при
этом образуются из аммиака, который
синтезируется в клетках самих почек;
д) артериального давления – удаление жидкости из
организма снижает давление крови.
3. Секреторная
Образуются гормоны – биологические регуляторы (синтезируемый почками фермент ренин активирует регулятор, который контролирует артериальное давление).
Строение мочевыводящей системы
Задание группе № 1
1. Дать подписи к рис. 1.
2. Заполнить и проанализировать табл. 2.
Задания группе № 2
1. Дать подписи к рис. 2.
2. Рассказать, где расположены почки, сколько их,
какую имеют форму, вес. (Работа с таблицей «Органы
выделения».)
3. Охарактеризовать особенности кровоснабжения
почек. (Работа с диафильмом «Строение и работа
почек».)
Задание группе № 3
1. Дать подписи к рис. 3.
2. Рассказать о внутреннем макроскопическом
строении почки (используется муляж).
Задание группе № 4
Используя учебник* (§ 41, стр. 129–130), заполнить и прокомментировать табл. 3.
Задание группе № 5
Используя учебник* (§ 41, стр. 129–130), описать процесс мочевыделения.
Результаты работы в группах оформляются в виде опорного конспекта в тетрадях и на доске.
Внутреннее (микроскопическое) строение почки – строение нефрона
Рассказ учителя. Основные положения заносятся в опорный конспект.
Почка имеет очень сложное микроскопическое строение. Единицей строения почки является нефрон – почечное тельце (рис. 4). Нефрон имеет микроскопические размеры. В каждой почке около 1 млн нефронов.
Почечное тельце начинается в корковом слое почки небольшой капсулой, имеющей форму двустенной чаши, образованной из двух слоев эпителиальных клеток. Между этими слоями находится щелевидное пространство – полость капсулы. От нее начинается почечный извитой каналец 1-го порядка, образованный одним слоем эпителиальных клеток. Каналец спускается в мозговой слой почки, там образует петлю Генле, затем возвращается в корковый слой, получая название канальца 2-го порядка. Здесь он снова извивается, сливается с таким же соседним канальцем и образует собирательную трубочку нефрона, проходящую внутри пирамидок.
Собирательные трубочки сливаются, образуя более крупные выводные протоки. Они проходят через мозговое вещество к верхушкам сосочков пирамид. Общая длина канальца одного нефрона 35–50 мм, а суммарная длина канальцев всей почки достигает 120 км.
Каждый отдельный каналец выделяет свою небольшую порцию суточного количества мочи.
Внутри почечной капсулы расположен капиллярный клубочек, образованный из разветвлений почечной артерии, отходящей от аорты. Она называется приносящей артериолой.
Капиллярный клубочек плотно прилегает к капсуле нефрона, и вещества плазмы крови легко диффундируют из сосуда в полость капсулы.
Капилляры собираются в выносящую артериолу. Она вновь распадается на капилляры, которые оплетают извитые канальца и петлю Генле. После этого капилляры образуют вены, впадающие в нижнюю полую вену, по которой очищенная от шлаков кровь возвращается в кровяное русло. Сюда же дополнительно вернулись продукты реабсорбции. А моча поступает в почечную лоханку.
Образование мочи
Рассказ учителя.
Процесс образования мочи и удаления ее из организма называется диурезом.
Это очень сложный процесс, он тесно связан с кровоснабжением почек, превышающим во много раз кровоснабжение других органов. Этим обеспечивается очистка крови от непрерывно поступающих в нее из клеток веществ, подлежащих удалению из организма с мочой.
Диурез протекает в две стадии (фазы).
1. Фильтрация – вещества, приносимые кровью в капилляры клубочка, фильтруются в полость капсулы нефрона. Это происходит за счет значительной разницы давления в клубочке (70 мм рт. ст.) и в полости капсулы (30 мм рт. ст.).
Такое высокое давление в капиллярах обеспечивается:
– медленным током крови;
– разностью давления в приносящей и выносящей
артериолах;
– высоким давлением крови в приносящей
артериоле (почечная артерия отходит от аорты, где
кровь находится под наивысшим давлением).
Отфильтрованная жидкость называется первичной мочой. По составу она соответствует плазме крови без белков (табл. 3).
В составе первичной мочи много нужных организму веществ (сахар, аминокислоты, витамины, гормоны) и если их удалятьиз организма, то процесс экскреции станет очень расточительным. Но этого не происходит, так как имеет место обратное всасывание веществ в кровь в следующей фазе.
2. Реабсорбция – происходит при продвижении первичной мочи через извитые канальца, которые плотно оплетены капиллярами.
Реабсорбция протекает:
а) пассивно – по принципу диффузии и
осмоса;
б) активно – благодаря деятельности эпителия
почечных канальцев при участии ферментных
систем с затратой энергии.
При реабсорбции первичная моча отдает крови воду, глюкозу, аминокислоты, витамины, значительное количество ионов калия и натрия – так обеспечивается постоянство внутренней среды (вторая функция почек).
Такие вещества как мочевина, аммиак, сульфаты, другие продукты жизнедеятельности, а также излишки, например, глюкозы обратно не всасываются, концентрация их в моче по ходу канальцев увеличивается, и образуется вторичная моча, которая должна из организма удаляться (первая функция почек).
Кроме реабсорбции в канальцах происходит выделение в их просвет вредных веществ, попавших в организм и в кровяное русло из внешней среды (красители, антибиотики, сульфаниламиды и др.). Если эти вещества не профильтровались в капсулы, то они удаляются из крови через капиллярную сеть, оплетающую извитой каналец.
Желтый цвет мочи зависит от пигмента урохрома – продукта расщепления гемоглобина.
Регуляция деятельности мочевыделительной системы
Рассказ учителя .
Процесс образования мочи почками регулируется нервной и гуморальной системами. Человек может контролировать процесс мочеиспускания, можно выработать условный рефлекс.
Рефлекторная дуга мочеиспускания: рецепторы мочевого пузыря ® чувствительный путь нейрона ® центр мочеиспускания в спинном мозге ® промежуточный мозг ® кора больших полушарий ® двигательный путь нейрона ® мышцы сфинктера мочевого пузыря.
При изменении концентрации солей в крови раздражаются рецепторы кровеносных сосудов. Если организм испытывает недостаток влаги или было съедено много соленой пищи, то концентрация солей в крови увеличивается и в гипофизе выделяется гормон вазопрессин . Он усиливает реабсорбцию воды в канальцах – жидкость возвращается в кровяное русло и объем мочи снижается, в то время как количество выделяемой соли остается на прежнем уровне. И, наоборот, если концентрация солей в крови уменьшается, то выделяются гормоны, снижающие реабсорбцию воды и способствующие ее удалению из организма.
Выводы урока
1. Почка – сложный биологический фильтр.
2. Строение и работа почек позволяет очищать кровь, выводя из организма ненужные вещества, и сохранять постоянство внутренней среды организма.
Приложение
1 – надпочечник;
2 – почка;
3 – мочеточник;
4 – мочевой пузырь;
5 – мочеиспускательный канал
Рис. 2. Внешнее строение почек: 1 –
«ворота» почки;
2 – почечная артерия; 3 – почечная вена; 4 –
мочеточник
Рис. 3. Внутреннее (макроскопическое)
строение почки:
1 – корковый слой; 2 – мозговой слой, состоящий из
почечных пирамид; 3 – сосочки; 4 – лоханка; 5 –
мочеточник
Рис. 4. Строение нефрона: 1 - капсула нефрона; 2 - полость капсулы; 3 - эпителий извитого канальца 1-го порядка; 4 - петля Генле; 5 - извитой каналец 2-го порядка; 6 - собирательная трубочка; 7 - клубочек капилляров; 8 - приносящая артериола; 9 - фильтрация крови; 10 - выносящая артериола; 11 - ток крови к нижней полой вене; 12 - реабсорбция; 13 - ток мочи; 14 - почечная лоханка
* Биология. Человек. Учебник для 9-го класса общеобразовательных учреждений. Под редакцией А.С. Батуева. – М.: Просвещение.
Группу органов мочеполовой системы, которые отвечают за формирование и отведение мочи, а также исполняют детородную функцию, составляют мочевыделительная система и половая. Плотная анатомическая и физиологическая связь систем образует единую группу. Это одни из самых сложных и значимых систем для здоровья человека.
Мочеполовая система выполняет важные функции в жизнедеятельности человека, которые полезно знать в целях своевременного распознания опасных патологий.
Какие функции выполняет?
Несмотря на тесную связь, функциональные особенности мочевыделительной и половой систем отличаются.
Функции мочевыделительной системы заключаются в следующем:
- избавление от токсинов, которые образовались в процессе жизненной деятельности организма или попали в него снаружи;
- поддержка водно-солевого и кислотно-щелочного баланса;
- формирование активных веществ: гормоны, витамины и др.
Половая система выполняет функцию размножения, участвуя в производстве гормонов, формирующих женские или мужские половые признаки. Выработанные гормоны, попадая в кровь, влияют на работу организма, оказывают воздействие на сексуальное поведение и принимают участие в таких процессах, как:
- обмен веществ;
- развитие организма;
- формирование нервной системы.
Анатомическое строение
Устройство мочевыделения
Человек состоит на 80% из воды, которая приносит как полезные, так и нездоровые микроэлементы. Мочевыводящая система отвечает за фильтрацию и отвод лишней влаги. Анатомия мочевой системы у мужчин и женщин практически идентична. В нее входит две почки, два мочеточника, мочевой пузырь и уретра (мочеиспускательный канал).
Почки и почечная лоханка
Продолговатая форма делает похожими их на фасоль. Это парный орган, находится в верхнем отделе брюшной полости, по бокам от позвоночника. Вес одной пары достигает 200-т грамм. Поверхность ровная, эластичная, а цвет темно-красный. Это главные из органов мочевыделения и они ответственны за выполнение следующих функций:
- контролируют соотношение поступивших и выведенных солей и жидкости;
- выводят отравляющие вещества;
- производят гормоны;
- контролируют кровяное давление.
По подходящим к ним крупным кровеносным сосудам, поступает кровь для фильтрации. В процессе очищения крови вырабатывается моча, по которой определяют состояние здоровья человека. На выходе из органа расположена , которая является резервуаром для накопления вторичной урины. Моча по мочеточникам проходит в мочевой пузырь, а уже из него выводится наружу.
Мочеточники
Мочеточники – важный “транзитный” орган, подверженный врождённым или приобретённым патологиям. Непростое строение мочевыделительной системы продолжают мочеточники, выходящие из почечной лоханки. Внешне похожи на трубочки. Их длинна у каждого человека может быть индивидуальной, в среднем достигает 30-ти см, ширина 5-6 мм. На протяжении всего мочеточника наблюдается 3 физиологических сужения и ширина меняется, что может затруднять проход почечного камня.
Мочевой пузырь
Мочеточники с двух сторон впадают в мочевик. Орган служит емкостью для скопления урины перед ее выходом наружу. Мочевой пузырь - это мышечная ткань, собранная в мешочек, изнутри покрытая слизистой оболочкой. Вмещается в него около 300-500 мл мочи, иногда объем доходит до 600-ти. Мочевой пузырь - самостоятельный орган, который находится за лобковыми костями внизу живота.
Мочеиспускательный канал
Из мочевого пузыря по специальной трубочке (уретральному каналу) урина выходит наружу. Уретра завершает мочевыводящие пути. Акт мочеиспускания - рефлекторный процесс вывода скопившейся жидкости. Половые особенности человека влияют на анатомию органа, поэтому мужская и женская физиология уретры отличается:
- Мочеиспускательный канал у мужчин тонкий и вытянутый. Его длинна около 40 см, ширина - 8 мм. Через него проходит не только моча, но и семенная плазма (жидкий компонент спермы).
- Женский канал значительно короче. Длина - 3-4 см, ширина - около 1,5 см.
Особенности строения у детей
Характерные признаки половой системы детей формируются уже к 6-ти годам жизни. На развитие органов мочевыделительной системы влияют возрастные промежутки при взрослении человека. Уже в младенчестве заметны отличительные особенности органов между мальчиками и девочками, а с возрастом только становятся выразительней. Полное формирование происходит к 5-6-ти годам. Характерные различия органов детской мочевыделительной системы:
- канальцы и петли Хенли у малышей в 2 раза уже, чем у взрослых;
- органы характеризуются низким расположением;
- мочевой пузырь располагается высоко, опускается только к 2-летнему возрасту;
- у детей мочеточники отличаются большей извилистостью.
Половая система
Мочеполовая система человека включает в себя репродуктивные органы: внутренние и наружные. Они отвечают за размножение и деторождение человека, но имеют разное устройство, зависящее от половых признаков. Строение и механизм работы мужских и женских органов отличается и рассматриваются отдельно.
Строение женской репродуктивной системы довольно сложное. Мочеполовая система женщины состоит из следующих органов:
Строение половой системы женщины более уязвимо к заражениям извне. - Внешние или наружные:
- Половые губы (большие и малые). Большие губы - защита для влагалища от воздействия окружающей среды. Малые располагаются под большими и представляют часть вульвы.
- Внутренние:
- Влагалище - это трубочка, длиной 10-12 см, берет начало от наружных половых губ. Соединительный слой, покрывающий влагалище, с наружной стороны сообщается с мочевым пузырем и окончанием системы пищеварения (прямой кишкой).
- Матка – мускульный орган, имеющий форму груши. Устроена матка следующим образом:
- Шейка - первый отдел органа, который входит в тело. Содержит специальный секрет, не допускающий проникновения инфекции.
- Перешеек - соединяет шейку и тело. Во время родов помогает расшириться проходу для выхода ребенка.
- Тело - полость, в которой формируется и вынашивается ребенок.
- Трубы маточные. С 2-х сторон примыкают к матке. Их продолжительность около 10-ти см. Тонкий отдел труб относится к матке, а широкими концами они входят в брюшину.
- Яичники - половые железы, которые на равном расстоянии находятся с разных сторон матки.
Четко разобрать строение мочеполовой системы мужчины сложно. Понять какие органы выполняют только мочевыделительную, а какие репродуктивную функцию непросто. Некоторые органы выступают и половыми органами и одновременно участвуют в мочеобразовании и выведении урины. Мочеполовая система мужчин подразделяется на несколько органов:
Из-за анатомических особенностей, лечить недуги мужской половой системы сложнее, чем у женщин. - Выходящие наружу:
- Пенис (половой член) - способствует оплодотворению во время полового сношения.
- Скрытые внутри:
- Яички - парные железы, спрятанные в кожаном мешочке (мошонке). Служат для формирования сперматозоидов.
- Семявыносящий проток - полуметровая трубка, соединяет протоки яичек с семенными мешочками, для образования семявыбрасывающего канала.
- Семенные пузырьки - образования, объединенные между собой соединительной тканью. В них формируется секрет, входящих в сперму.
- Предстательная железа - заполняет дистальный отдел таза. Протоки, входящие в состав железы, образуют секрет. Сквозь железу пролегает мочеиспускательная трубочка. Именно в железе происходят выводы мочи и спермы, и переключение этих процессов в зависимости от ситуации.
Строение и функция мочевыделительной системы
В мочевыделительную систему входят почки и мочевыводящие пути (мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канат) (рис. 7.1).
Рис. 7.1.
Почки – основной орган выделения, они выводят с мочой большую часть конечных продуктов обмена, главной составляющей которых является азот (мочевина, аммиак, креатинин и др.). Процесс образования и выделения мочи из организма называется диурезом, этим же термином в медицине принято обозначать количество мочи, выделяемой организмом за определенный интервал времени.
Почки в организме выполняют разнообразные функции. Они участвуют в удалении из плазмы крови конечных продуктов метаболизма (мочевины, мочевой кислоты и других соединений), вредных для организма. Почки выводят чужеродные вещества, поступившие в организм с пищей и в виде лекарств, а также ионы натрия, калия, фосфора, воду, что играет важную роль в регуляции ионного состава плазмы крови, количества воды и в поддержании кислотнощелочного равновесия, т.е. обеспечении гомеостаза. В почках вырабатываются гормоноподобные вещества: ренин, участвующий в регуляции уровня кровяного давления, и эритропоэтин, стимулирующий образование эритроцитов.
Почки – парный орган, который располагается в поясничной области, на задней брюшной стенке, на уровне XII грудного, I–II поясничных позвонков. С возрастом топография почек изменяется. У новорожденного верхний край почки находится на уровне верхнего края XII грудного позвонка. После 5–7 лег положение почек приближается к таковому у взрослых. В возрасте старше 50 лет почки располагаются ниже, чем у молодых. В любом возрасте правая почка ниже левой.
Почка имеет бобовидную форму, масса ее около 150 г (рис. 7.2). В почке различают две поверхности – переднюю и заднюю; два полюса – верхний и нижний; два края – выпуклый и вогнутый. На вогнутом крае находятся ворота почки, через которые проходят мочеточник, нервы, почечная артерия, почечная вена и лимфатические сосуды. Ворота почки ведут в небольшую почечную пазуху, где располагаются нервы, кровеносные сосуды больших и малых чашек, почечная лоханка, начало мочеточника и жировая ткань.
Рис. 7.2.
У детей почка округлая и имеет бугристую поверхность за счет дольчатого строения. Длина ее у новорожденного составляет 4 см, масса – 12 г. После года размер почки увеличивается в 1,5 раза, а масса достигает 37 г. К 3 годам эти параметры равны 8 см и 56 г. У подростков длина почки достигает 10 см, а масса – 120 г.
Снаружи почка покрыта фиброзной, жировой капсулами и фасцией. Фиброзная капсула имеет много эластических волокон. Она легко отделяется от почки и становится хорошо заметной к 5 годам, а к 10–14 годам близка к фиброзной капсуле взрослого. Жировая капсула находится кнаружи от фиброзной. Она наиболее заметна в области ворот почки и на ее задней поверхности. На передней поверхности жир отсутствует. Жировая капсула начинает формироваться лишь к 3-му году жизни, продолжая постепенно утолщаться. К 40–50 годам она достигает максимального размера, а в пожилом возрасте истончается и исчезает.
Почечная фасция представляет собой топкую соединительнотканную оболочку, расположенную кнаружи от жировой капсулы и имеющей два листка.
Фиксация почки (удержание ее в определенном положении) осуществляется кровеносными сосудами и оболочками, особенно почечной фасцией и жировой капсулой. Существенное значение имеет также внутрибрюшное давление, поддерживаемое сокращением мышц брюшного пресса. Ряд неблагоприятных факторов (резкое похудание, повышенная эластичность почечной фасции) могут привести к опусканию почки.
Почка имеет полость, в которой расположены почечные чашки и верхняя часть лоханки, и собственно почечное вещество. В почечном веществе различают корковый и мозговой слои. Корковое вещество имеет толщину 4 мм, располагается по периферии почки и заходит в виде столбиков в мозговое вещество, находящееся внутри и состоящее из отдельных долек, называемых почечными пирамидами.
Рост почек наиболее интенсивно происходит на первом году жизни. К 12 годам прекращается рост мозгового вещества. Корковое вещество растет до окончания подросткового периода, особенно бурно в возрасте 5–9 и 16–19 лет. Толщина коркового вещества у взрослого человека по сравнению с таковой у новорожденного увеличивается в 4 раза, а мозгового – только в 2 раза.
Пирамиды своими вершинами сливаются, образуя сосочек, окруженный малой чашкой, в которой находится начало мочевыводящих путей. Малые чашки имеют воронкообразную форму, сливаются друг с другом, образуя 2–3 большие почечные чашки, формирующие почечную лоханку, в которую изливается образующаяся в почке моча. Лоханка – воронкообразная полость, переходящая в воротах почки в мочеточник. Стенка чашек и лоханки состоит из внутреннего (слизистого), среднего (мышечного) и наружного (соединительнотканного) слоев.
Основным структурным и функциональным элементом почки, в котором происходит образование мочи, является нефрон (см. рис. 7.2). У человека в обеих почках насчитывается более 2 млн нефронов. Начальным отделом каждого нефрона является почечное тельце, состоящее из сосудистого клубочка и окружающей его капсулы Боумена – Шумлянского. Капсула напоминает по своей форме двухстенную чашу, состоящую из двух листков – внутреннего и наружного. Между листками имеется щелевидное пространство. Внутренний листок, к которому прилежит сосудистый клубочек, построен из плоских эпителиальных клеток. Наружный переходит в мочевой каналец нефрона. В канальце различают следующие отделы: начальный (главный), или проксимальный, средний (петля Генле, которая опускается из коркового вещества в мозговое), вставочный (дистальный) и собирательная трубка. Стенка мочевого канальца нефрона построена из эпителия, отличающегося по форме в разных отделах канальца. Эпителий главного отдела сходен с эпителием тонкой кишки и снабжен каймой с микроворсинками. Общая длина мочевых канальцев обеих почек достигает 70–100 км. Капсулы, клубочки и извитые канальцы составляют корковый слой почки, а радиально группирующиеся мочевые канальцы – структуру пирамид мозгового слоя почки и открываются выводными отверстиями в сосочках.
Кровеносная система почки приспособлена для участия в мочеобразования К капсуле Боумена – Шумлянского подходит кровеносный сосуд, называемый приносящим. Он разветвляется на капилляры, которые образуют сосудистый клубочек почечного тельца. Из сосудистого клубочка кровь оттекает в сосуд, называемый выносящим. В приносящих сосудах, сосудистых клубочках и выносящих сосудах течет артериальная кровь. Выносящий сосуд но диаметру меньше приносящего. Это создает условия повышенного давления в капиллярах сосудистого клубочка, что важно для процесса образования мочи. Выносящий сосуд вторично распадается на капилляры, которые оплетают густой сетью канальцы нефрона. Артериальная кровь, протекая по этим капиллярам, превращается в венозную. Следовательно, почка, в отличие от других органов, имеет не одну, а две системы капилляров. Это создает благоприятные условия для выделения из крови воды и продуктов обмена, что связано с функцией мочеобразования.
Процесс образования мочи состоит из трех фаз: фильтрация, реабсорбция и секреция. Первая фаза приводит к образованию первичной мочи в результате фильтрации плазмы крови в сосудистых клубочках нефрона. Фильтрация осуществляется за счет разности давления в капиллярах клубочков (60–70 мм рт. ст.) и в капсуле нефрона (40 мм рт. ст.). В сутки у человека образуется примерно 150–180 л первичной мочи. Первичная моча имеет близкий к плазме крови состав: в пей содержатся аминокислоты, глюкоза, мочевая кислота, соли, а также продукты обмена: мочевина, мочевая кислота и другие вещества; лишь высокомолекулярные белки крови не проходят первичный почечный фильтр. В фазу реабсорбции в канальцах нефрона происходит обратное всасывание (реабсорбция) ряда необходимых организму веществ из первичной мочи в кровь: аминокислот, глюкозы, витаминов, значительной части воды и солей. Таким образом из 150–180 л первичной мочи образуется около 1,5 л вторичной мочи. Во вторичной моче не содержатся необходимые для организма вещества, гак как в фазе реабсорбции они всасываются обратно в кровеносное русло, в то же время в ней резко возрастает количество веществ, которые подлежат удалению из организма: мочевины, мочевой кислоты и других продуктов обмена. Реабсорбция сопряжена со значительными энергетическими затратами, из-за чего почки потребляют более 10% кислорода, поступающего в организм. Избыточное содержание некоторых веществ в крови приводит к тому, что часть их не всасывается из первичной мочи в кровь – например, после излишнего потребления сахара часть глюкозы остается во вторичной моче и удаляется из организма. И напротив, при недостатке некоторых веществ в организме они перестают выводиться с мочой – таким образом почки регулируют постоянство внутренней среды организма. Во время третьей фазы происходит выделение в мочу вредных веществ, которые не могут пройти "почечный фильтр". К ним относятся лекарственные препараты (антибиотики), красители и ряд других веществ.
Регуляция объема выделяемой мочи осуществляется действием антидиуретического гормона (АДГ), вырабатываемого гипофизом при получении им сигналов о сгущении плазмы крови. Действие АДГ основано на изменении проницаемости для воды стенок дистального канальца и собирательной трубки нефрона (рис. 7.3).
Рис. 7.3.
Состав мочи. Моча представляет собой светло-желтую жидкость, содержащую помимо воды около 5% различных веществ (2% мочевины, 0,05% мочевой кислоты, 0,075% креатинина и др.). Суточный объем мочи содержит около 30 г мочевины и 25 г неорганических веществ, присутствуют там и некоторые биологически активные вещества: гормоны (щитовидной железы, коры надпочечников), витамины (витамин С, тиамин) и ферменты (амилаза, липазы).
Глюкоза в норме в моче не выявляется. При превышении ее концентрации в крови 160–180 мг%, наблюдается выделение глюкозы с мочой – глюкозурия. Цвет мочи (от светло-желтого до оранжево-коричневого) зависит от концентрации мочи и экскреции пигментов. Пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнике, где билирубин превращается в уробилиноид и урохром. При патологических состояниях в моче могут содержаться белок, глюкоза, клетки крови, ацетон, желчные кислоты и другие вещества. Реакция мочи находится в зависимости от пищи: при употреблении большого количества мясной пищи реакция становится кислой, при преобладании овощной – щелочной.