Презентация "Выделение" по биологии – проект, доклад

Выделение -1

Основной орган выделения – почки.

Почки, участвуя в выделении, обеспечивают

1 - экскрецию конечных метаболитов азотистого обмена; 2 – экскрецию чужеродных веществ; 3- экскрецию избытка органических и неорганических веществ, попавших с пищей или образовавшихся в ходе метаболизма; 4 - поддержание постоянства осмотического давления крови; 5 - поддержание ионного баланса организма; 6 - поддержание кислотно-основного состояния; 7- участие в метаболизме белков, жиров, углеводов; 8 - участие в регуляции кровообращения; 9 - участие в регуляции объема циркулирующей крови, 10 - секрецию биологически активных веществ и ферментов; 11 - регуляцию эритропоэза.

Кровообращение почки:

через почки проходит до 25% сердечного выброса (1000- 1200 мл/мин), давление в капиллярах клубочка около 65-70 мм рт.ст., выносящий сосуд меньшего диаметра, чем приносящий, что повышает сопpотивление кpовотоку.

Нефрон

Кровеносные сосуды: от выносящей артериолы начинается истинная капиллярная сеть почки; эти капилляры участвуют как в трофике, так и в мочеобразовании.

Нефрон – структурная единица почки

Процесс образования мочи включает: фильтрацию, реабсорбцию и секрецию

Схема строения почечной мембраны

Эндотелиальные клетки капилляров имеют поры 100-150 нм. Промежутки между коллагеновыми нитями базальной мембраны примерно 3-7,5 нм. Система пор подоцитов величиной 5-12 нм. Суммарное “сито” мембраны капсулы проходимо для веществ, имеющих молекулярную массу менее 5.500. В норме молекулярная масса 80.000 является абсолютным пределом прохождения частиц через поры.

Фильтрация

Эффективное фильтрационное давление (ЭФД) является результирующей взаимодействия сил, часть которых выталкивает содержимое крови из капилляров, а другая - препятствует этому. Выталкивающей силой является тpансмуpальное давление (Рt), обусловленное pазницей между гидpодинамическим давлением крови клубочка (Рк) и гидpостатическим давлением жидкости, находящейся в пpосвете капсулы (Ргк), а препятствующей - онкотическое давление крови (Ро): ЭФД = Рt - Рo (мм рт.ст.) В обычных условиях ЭФД в начале капилляров равно: (65 - 15) - 25 = 25 мм рт.ст. Но по мере выхода некоторой части плазмы крови (вернее безбелковой ее фазы) онкотическое давление возрастает, и величина ЭФД снижается.

Первичная моча

У мужчин скорость клубочковой фильтрации (СКФ) около 125 мл/мин, а у женщин - 110 мл/мин из расчета равной площади поверхности тела в 1,73 м3. В фильтрат поступает примерно 1/5 часть проходящей через почки плазмы. В результате, за сутки образуется 150-180 л фильтpата (первичной мочи). Легко подсчитать, что вся плазма крови очищается почками не менее 60 раз в сутки. Строение почечного «сита» таково, что в отличие от плазмы крови фильтрат содержит очень мало белков, в то время как другие соединения с мол. массой менее 80.000 находятся здесь практически в той же концентрации.

Чем первичная моча отличается от конечной? Конечная моча - около 1% первичной.

Реабсорбция

Канальцевая реабсорбция происходит во всех отделах, но механизм ее в разных участках неодинаков. Процессы реабсорбции могут быть активными или пассивными. Для активного процесса кроме наличия специфических транспортных систем требуется еще и энергия. Пассивные процессы идут без использования энергии на основе физико-химических закономерностей. Различается реабсорбция в: а) проксимальных канальцах, б) петле Генле, в) дистальных канальцах, г) собирательных трубочках.

Проксимальные канальца

Практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы. В этом же отделе реабсорбируется около 2/3 воды и неорганических ионов: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-. Здесь реабсорбируются те вещества, которые необходимы организму для обеспечения его жизнедеятельности, как бы по ошибке попавшие в мочу. Механизм реабсорбции подавляющего большинства указанных выше соединений прямо или косвенно взаимосвязан с реабсорбцией Nа+.

Механизмы реабсорбции

Реабсорбция натрия

Путь активной реабсорбции Nа+ через клетки можно разбить на 3 этапа: а) перенос иона через апикальную мембрану эпителиальных клеток канальцев, б) транспортировка к базальной или латеральной мембранам, в) перенос их через указанные мембраны в межклеточную жидкость, а затем в кровь. Основной движущей силой реабсорбции является перенос с помощью Nа, К- АТФазы (насоса) через базолатеральную мембрану. Это создает в клетках низкую концентрацию Nа.

Механизм реабсорбции глюкозы и аминокислот

Глюкоза и аминокислоты реабсобируются с помощью специфических белков, обеспечивающих их транспорт через апикальную мембрану. Из клетки они выходят пассивно по градиенту концентрации, а Nа откачивается насосом. Далее – в кровь.

Глюкозурия

При повышении концентрации глюкозы в крови выше 1 ммоль/л (около 1,8 г/л), мощность транспортной системы становится недостаточной для ионной реабсорбции. И во втоpичной моче появляются первые следы нереабсорбированной глюкозы. До концентрации 3,5 г/л, этот рост не прямо пропорционален, так как еще остаются незадействованными часть транспортеров. Но начиная с 3,5 г/л, выведение глюкозы с мочой становится прямо пропорциональным концентрации ее в крови. Полная загрузка мембранных систем реабсорбции глюкозы у мужчин происходит при поступлении 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин) глюкозы, а у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин) при расчете на 1,73 м2 поверхности.

Петля Генле

а) эпителий тонкого нисходящего отдела имеет щелевидные пространства шириной до 7 нм, б) чем дальше в мозговое вещество спускается петля, тем выше становится осмотическое давление окружающей межклеточной жидкости (с 300 мосм/л в коре до 1200-1400 мосм/л на верхушке сосочка); в) восходящее колено почти непроницаемо для воды; г) эпителий восходящего отдела активно, с помощью транспортных систем, выкачивает как натрий, так и хлор.

Поворотно-противоточный механизм петли Генле

Вода покидает фильтрат на всем протяжении нисходящего колена, что обеспечивает реабсорбцию здесь около 15-20% ее объема от первичной мочи. В связи с выходом воды осмотическое давление мочи постепенно повышается, и своего максимума оно достигает в области поворота петли. Гиперосмотическая моча поднимается по восходящему колену, где активно теряет ионы Nа+ и Сl- , выводимые работой транспортных систем.

Дистальные канальца

В дистальные канальца и собирательные трубочки обычно поступает около 15% объема первичного фильтрата и здесь происходит факультативная (зависимая) реабсорбция, обусловленная водной ситуацией организма. Она регулируется гормонами – АДГ и альдостероном в зависимости от состояния ор-ма: При обезвоживании организма мочи выделяется мало, но она имеет высокую концентрацию экскретируемых продуктов. Напротив, при поступлении в организм большого количества воды выводится много низкоконцентрированной мочи.

Калий

Экскреция калия составляет около 10% от профильтровавшегося. Он почти полностью реабсорбируется в проксимальном отделе петли Генле. Но затем К+ вновь поступает в мочу благодаря работе Na,K-насоса. В случае необходимости сохранения К+ в организме в насосе он заменяется на Н+ .

Слабые органические кислоты и основания

Слабые органические кислоты и основания подвергаются, так же как и мочевина, реабсорбции и секреции. Основой взаимодействия этих процессов является неионная диффузия. Данные соединения могут находиться в двух состояниях: недиссоциированном и диссоциированном. В недиссоциированном виде они хорошо растворяются в жирах и поэтому могут легко диффундировать по градиенту концентрации. А вот в ионизированном состоянии они значительно хуже проникают через мембраны и поэтому, задерживаясь в фильтрате, поступают во вторичную мочу. Исходя из этого, реабсорбция и выведение указанных соединений определяется соотношением в моче их диссоциированной и недиссоциированной форм.

Принципы неионной диффузии

В свою очередь степень диссоциации слабых кислот и оснований во многом зависит от рН раствора. При относительно низких значениях рН слабые кислоты находятся в моче преимущественно в недиссоциированном виде, а основания - в диссоциированном. Поэтому в кислой моче скорость реабсорбции слабых кислот возрастает, а значит, снижается скорость их выделения. В этих условиях скорость реабсорбции слабых оснований, напротив, уменьшается, а выделение - увеличивается. При щелочной среде наблюдается обратная картина. К примеру, слабое основание никотин в 3-4 раза быстрее выводится с кислой мочой (при рН около 5).

Использование в клинике

Закономерности неионной диффузии можно использовать в клинике при отравлениях. При этом необходимо стремиться создать такую реакцию мочи, которая бы ускоряла выведение токсического вещества: при отравлении кислыми веществами мочу защелачивают и, наоборот, пpи отpавлении щелочными - закисляют.

Выведение Н+ и аммиака

В почках в результате обмена белков образуется мочевина и аммиак. Аммиак обладает высокой растворимостью в жирах и легко проникает через мембрану в фильтрат. И если его здесь не связать, то он так же легко может вернуться в клетку, а затем и во внеклеточную жидкость. Но в моче протекает реакция связывания аммиака с Н+ благодаря чему аммиак находится в равновесном состоянии с аммонием: NН3 + Н+ NН4+ Ион аммония плохо проникает через мембрану и, связываясь с катионами, выделяется с мочой. В клетках канальцев имеется высокая активность фермента карбоангидразы, благодаря чему здесь из угольной кислоты образется много Н+: Н2О + СО2 Н2СО3 НСО3- + Н+ Н+ в мочу поступает и при работе N +, Н+ -насоса

Секреция

Секреция - процесс, направленный на активный переход вещества из крови или образующихся в самих клетках канальцевого эпителия в мочу. Она может быть активной, то есть, происходит с использованием транспортных систем и энергии (АТФ). В данном случае она совершается против концентрационного или электрохимического градиента. Пассивная секреция идет по физико-химическим законам.

Мочевина и процесс образования мочи

Процессы реабсорбции, секреции и экскреции мочевины весьма важны для всего мочеобразования. Они не только обеспечивают выделение мочевины, но и играют особую роль в механизме осмотического концентрирования мочи. Если в наружной зоне мозгового вещества повышение осмолярности обусловлено главным образом накоплением солей натрия, то во внутреннем слое наряду с ними важную роль играет мочевина. Наиболее проницаемы для мочевины те участки собирательных трубочек, которые расположены во внутреннем мозговом веществе почки. К тому же проницаемость этих отделов к мочевине регулируется уровнем вазопрессина (АДГ) (стимулятор). Реабсорбируемая здесь мочевина, создавая высокую осмомолярность интерстиция мозгового вещества, влияет на активность реабсорбции воды. Поэтому при питании малобелковой пищей, когда образуется меньше мочевины, работа концентрационного механизма ухудшается.

Регуляция мочеобразования

Кровоток: Миогенная ауторегуляция. Сужение сосудов вызывают: ангиотензин II; производные арахидоновой кислоты – тромбоксан, лейкотриен; и ряд других гормонов. Вазодилататорами обеих сосудов являются ацетилхолин, дофамин, гистамин, простациклин.

Мочеобразование: АДГ (гипофиз) создает условия для реабсорбции воды Альдостерон - гормон коркового вещества надпочечников – обеспечивает реабсорбцию Na. Натрийуретический гормон предсердий – обеспечивает снижение реабсорбции Na.

Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) – регуляция почечного кровотока ренином

АДГ

Образование вазопрессина (АДГ) происходит в гипоталямусе откуда он по нейронам поступает в нейрогипофиз. Регулируется образование с помощью осморецепторов, контролирующих осмотическое давление крови.