Выделение и почки
Поддерживать гомеостаз было бы нетрудно, если бы организм представлял собой замкнутую систему, независимую от окружающей среды. Однако организмы получают питательные вещества из окружающей среды, перерабатывают их в процессе метаболизма и выделяют конечные продукты обмена наружу.
Таблица 22.3. Основные продукты жизнедеятельности человека и выделяющие их органы
| Выделяемое вещество | Выделяющие органы | |
| Азотсодержащие отходы расщепления белков) | (продукты | Почки и отчасти потовые железы |
| Вода | Почки, кожа (с потом), легкие (испарение) | |
| Соли | Почки, кожа (с потом) | |
| Двуокись углерода | Легкие | |
| Пряности, лекарственные и пр. | вещества | Легкие, почки |
продукты, сохраняя вещества, необходимые организму. Как мы уже знаем, один из таких продуктов-двуокись углерода-выводится из организма человека через легкие, а некоторые другие продукты, такие, как вода и соли, могут выделяться через кожу (табл. 22.3). Однако наиболее важный орган, регулирующий состав жидкостей тела,-это почки. Кровь, проходя через почки, изменяет свой состав и очищается. Поскольку кровь контактирует с внеклеточной жидкостью, почки, регулируя состав крови, регулируют одновременно и состав всех жидкостей тела. Значение этой функции трудно переоценить: при небольшом увеличении содержания натрия в крови останавливается сердце; избыток воды во внеклеточной жидкости или небольшое повышение концентрации магния блокирует нервную проводимость. А поэтому серьезное повреждение почек быстро приводит к смерти.
Почки регулируют содержание воды и солей (в частности, ионов хлора, натрия и магния) в крови, а также выводят из организма различные продукты обмена. Наиболее важным продуктом выделения является моча, содержащая мочевину,-токсичное азотистое соединение, образующееся при расщеплении белков. В больших количествах мочевина может выводиться из организма только через почки, хотя незначительные ее количества могут выделяться через кожу с потом. Кроме того, почки обезвреживают различные токсичные вещества, переводя их в нетоксичные соединения, которые могут быть выведены из организма. Гормоны и различные лекарственные препараты также подвергаются изменениям в почках и выводятся из организма, прежде чем их содержание достигает опасного уровня. Лук, чеснок и различные пряности содержат летучие компоненты, выделяющиеся из организма через легкие с выдыхаемым воздухом. Другие компоненты тех же самых веществ выделяются через почки.
Одна из наиболее важных функций почек, как и вообще выделительной системы любого организма, состоит в регуляции содержания воды в теле. Еже-
подходит к выделительным порам, расположенным на поверхности тела. Б. У насекомых азотсодержащие продукты распада накапливаются в мальпигиевых сосудах и выводятся через кишечник.
Рис. 22.18. Нефрон почки и его кровоснабжение.
дневно из организма человека выделяется большое количество воды. Некоторая ее часть необходима для выделения азотсодержащих соединений с мочой, поскольку слишком концентрированный раствор мочевины токсичен; какое-то количество неизбежно выделяется в результате испарения из легких; меньшая часть выделяется с фекалиями. Кроме того, довольно много воды и некоторое количество солей ежедневно выделяются с потом; например, работая в пустыне, человек может терять с потом до 1 л воды в час. Для того чтобы компенсировать эти потери, мы должны выпивать достаточное количество жидкости, и работа почек состоит в поддержании постоянного количества воды в крови и во внеклеточной жидкости в условиях ее постоянного выделения из организма и восполнения потерь.
У всех животных органы выделения работают в принципе одинаково: в них собирается часть жидкостей тела и изменяется их состав-одни вещества возвращаются в организм, а другие переносятся из организма в эту жидкость и выводятся вместе с ней наружу (рис. 22.17). Органы выделения регулируют состав всех жидкостей тела. Состав выделяемой жидкости (мочи) варьирует в зависимости от того, какие именно вещества необходимы в данный момент для поддержания гомеостаза жидкостей тела. По результатам анализа мочи врачи могут судить о состоянии почек и других органов.
У позвоночных органами выделения служат почки. Они состоят из единиц, называемых нефронами; почка человека содержит примерно миллион нефро- нов. Каждый нефрон представляет собой длинную тонкую трубку, на одном конце которой имеется расширение-боуменова капсула, содержащая внутри клубочек (рис. 22.18). Поскольку кровь в капиллярах находится под давлением, некоторое количество плазмы крови проходит через щели между клетками стенок капилляров (именно поэтому давление крови у человека должно быть довольно высоким). Как уже говорилось, межклеточные пространства
Рис.
в капиллярах слишком малы для того, чтобы через них могли проходить клетки крови и даже молекулы белков; появление в моче крови или белка может быть вызвано повреждением этих капилляров.
По мере того как отфильтрованная жидкость проходит по канальцу не- фрона, клетки, образующие стенки канальца, осуществляют реабсорбцию (обратное всасывание) нужных веществ, таких, как глюкоза и некоторые соли, и возвращают их обратно во внеклеточную жидкость. После того как клетки изымают эти растворенные вещества из образующейся мочи, вода всасывается осмотически (см. разд. 10.3). Клетки стенок нефрона выделяют из внеклеточной жидкости в образующуюся мочу другие растворенные вещества: некоторые соли, гормоны и лекарственные препараты. Капилляры, оплетающие нефрон, обеспечивают обмен веществ в обоих направлениях между кровью и внеклеточной жидкостью, которая в свою очередь осуществляет обмен с клетками нефрона. Моча через собирательные трубки вытекает из нефронов, а затем через мочеточники попадает в мочевой пузырь. Окончательно она выводится из организма через мочеиспускательный канал (рис. 22.19).
Несколько чисел дадут возможность лучше представить себе объем работы, совершаемой почками. Ежесуточно через почки взрослого человека проходит около 1700 л крови; это примерно четвертая часть крови, проходящей через сердце. Кровеносная система человека содержит около 5,6 л крови. Таким образом, каждая капля крови ежесуточно проходит через почки почти 500 раз, причем всякий раз ее состав контролируется и изменяется. Ежесуточно из крови в нефроны фильтруется около 180 л жидкости. Разумеется, организм человека не производит 180 л мочи в сутки; большая часть воды, фильтруемой в почках, вновь поступает в организм через нефроны, а мочи образуется всего лишь около 1 л.
Количество жидкости, проходящей через почки, зависит от содержания жидкости в организме. Если мы потребляем больше жидкости, чем это необходимо, то производится и больше мочи. Если мы пьем мало или выделяем с потом и через легкие больше жидкости, чем обычно, то почки удерживают воду в организме, производя меньше мочи с более высокой концентрацией
мочевины и солей. Однако способность почек человека удерживать жидкость в организме, увеличивая концентрацию мочевины в моче, не беспредельна, и почки некоторых других животных в этом отношении более совершенны.
Морские птицы, морские млекопитающие, крысы, песчанки, а также некоторые другие животные, обитающие в пустыне, могут жить, потребляя лишь морскую воду (рис. 22.20). Хотя морская вода и содержит все необходимое, однако она, кроме того, содержит избыточное количество солей, которые, для того чтобы они не накапливались и не отравляли организм, должны постоянно выводиться из него. Но для выведения солей через почки их необходимо растворить в воде, а пресная вода в среде обитания этих животных-драгоценный ресурс. Они решают эту нелегкую задачу благодаря наличию у них почек, способных вырабатывать очень концентрированную мочу, содержащую максимум солей, растворенных в минимальном количестве воды.
Человек не может существовать, потребляя морскую воду. Потерпевший кораблекрушение, окруженный со всех сторон водой, может тем не менее погибнуть от жажды. Сами по себе почки человека могли бы выводить из организма соли, растворенные в морской воде. Однако содержащийся в этой воде магний вызывает сильный понос, так что много воды теряется с фекалиями; в результате человек, потребляя морскую воду, теряет больше воды, чем если он не пьет вовсе.
У некоторых других позвоночных соли выводятся из организма с помощью не только почек, но и других органов. Так, например, у некоторых морских птиц в носовой области имеются солевые железы, секретирующие концентрированный солевой раствор, который выводится через ноздри (рис. 22.21). Морские рыбы пьют морскую воду, а от избытка солей избавляются, активно выделяя их в окружающую воду через жабры. Значительная часть азотистых продуктов распада выделяется у рыб посредством диффузии высокотоксичного аммония (NH3) из крови в воду через жабры. Поскольку значительная часть этих веществ выделяется через жабры, потери воды с мочой сравнительно невелики (рис. 22.22).
Перед пресноводными рыбами стоит противоположная проблема: тонкие мембраны жабр должны постоянно омываться водой, поскольку в них осуществляется газообмен; при этом они также осмотически поглощают пресную воду и теряют содержащиеся в организме драгоценные соли в результате
Рис. 22.22. У костных рыб солевой и водный а также газообмен с растворенными в воде баланс поддерживается жабрами и почками, газами.
Жабры осуществляют водный и солевой обмен,
диффузии. В этом случае жабры активно транспортируют соли в организм, а почки сохраняют их путем вторичного всасывания и образования разбавленной мочи, с которой из организма выводится избыточная вода.
Еще по теме Выделение и почки:
- Электронно-микроскопическое исследование почки ондатры
- растения, вызывающие возбуждение центральной нервной системы и одновременно действующие на сердце, пищеварительный тракт и почки
- Органы выделения и водно-солевой обмен.
- Общие закономерности выделения (экскреции) токсикантов из организма
- Метод выделения типов биот
- Сравнение разных методов выделения биогеографических регионов
- Практика и традиции выделения сообществ макробентоса
- Метод выделения конкретных биот
- Выделение и изучение основных биокаталитических систем
- Изучение культуральных свойств выделенного патологического материала.
- Г л а в а 5 Фармакокинетика антигельминтиков и сроки их выделения из организма животных
- Метод оценки сходства списков выделенных регионов
- Характеристика выделенных культур по наличию свойств,положительно влияющих на растение
- КРИТЕРИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНЫХМЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ЗАБОЛАЧИВАНИЯ
- ВЫДЕЛЕНИЕ И ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАНОВЫХ ШТАММОВ БАКТЕРИЙРОДОВ PSEUDOMONAS И AZOTOBACTER -АНТАГОНИСТОВ ФИТОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ
- ФИКСАЦИЯ АТМОСФЕРНОГО АЗОТА IN VITRO ФЕРМЕНТНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ, ВЫДЕЛЕННЫМИ ИЗ КЛУБЕНЬКОВ БОБОВЫХ И ИЗ НЕИНФИЦИРОВАННЫХ БАКТЕРИЯМИ ВЫСШИХ РАСТЕНИ