Нефрон: фильтрация, реабсорбция, секреция и регуляция воды
Почка не просто «процеживает кровь». В клубочке возникает фильтрат, затем канальцы возвращают нужные вещества и добавляют некоторые отходы; итоговый состав мочи зависит от регуляции.
Федеральная программа · углублённый уровень · 9 класс
Выделительная система
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Почка, мочеточник, мочевой пузырь и уретра
- Корковое и мозговое вещество почки
- Клубочек, капсула и канальцы нефрона
- Клубочковая фильтрация
- Реабсорбция воды, глюкозы и ионов
- Канальцевая секреция
- Первичный фильтрат и конечная моча
- Гормональная регуляция и антидиуретический гормон
- Ренин-ангиотензиновая система и давление
- Роль почек в кислотно-основном и минеральном балансе
- Готовые гистологические препараты
Как это устроено
Почка получает кровь по почечной артерии и образует мочу, которая оттекает по мочеточнику к пузырю, а затем наружу по уретре. Мочеточник и уретра — разные трубки: первый соединяет почку с пузырём, второй выводит мочу из пузыря. В корковом веществе находятся многие клубочки, а петли нефронов и собирательные пути проходят в мозговом веществе. На гистологическом срезе структуры видны в одном плоском сечении, поэтому их полный извилистый путь надо восстанавливать по нескольким схемам.
В клубочке часть воды и небольших молекул переходит через фильтрационный барьер в капсулу. Клетки крови и большинство крупных белков обычно остаются в сосуде. Первичный фильтрат не является готовой мочой: он может содержать полезные вещества, в том числе глюкозу. По пути в канальцах многие вещества и большая часть воды возвращаются в кровь — это реабсорбция. Некоторые вещества дополнительно переносятся из крови в просвет канальца — секреция. Итог зависит от сочетания трёх процессов, а не только от размера пор «фильтра».
Петля нефрона и окружающие ткани участвуют в формировании градиента, позволяющего почке сохранять воду. Антидиуретический гормон меняет водную проницаемость определённых отделов; другие гормоны регулируют соли. Почки также участвуют в контроле кислотно-основного состояния и концентраций ионов. Ренин-ангиотензиновые сигналы связывают почку с сосудистым тонусом и водно-солевым балансом, поэтому заболевание почек и повышенное давление могут влиять друг на друга. Но одна учебная стрелка не даёт схемы лечения гипертонии.
Количество и состав мочи меняются в зависимости от поступления воды, нагрузки и состояния организма. Это не означает, что по цвету можно определить скорость клубочковой фильтрации или выбрать диагноз. Медицинская оценка использует анализы и расчёты с учётом возраста и других факторов. Безопасная практическая работа состоит в сравнении готовых гистологических снимков коры и мозгового вещества, почечного тельца и канальцев; биоматериал учеников не нужен. При симптомах заболевания мочевыделительной системы следует обращаться за профессиональной помощью, а не экспериментировать с питьевым режимом.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Выделение
Удаление из организма конечных продуктов обмена и избытка некоторых веществ с участием разных органов, а не только почек.
Пример: Почки выводят часть азотистых отходов, лёгкие — углекислый газ, кожа участвует в потоотделении.
- Мочевыделительная система
Почки и пути, по которым образованная моча оттекает, временно хранится и выводится из организма.
Пример: Из почки моча проходит по мочеточнику в мочевой пузырь и далее через мочеиспускательный канал.
- Нефрон
Структурно-функциональная единица почки с фильтрующим клубочком и трубчатой системой, участвующая в образовании мочи.
Пример: Клубочек формирует фильтрат, а канальцы меняют его состав до выхода в собирательную систему.
- Клубочек
Сеть капилляров внутри почечного тельца, через стенки которой часть воды и небольших растворённых веществ переходит в фильтрат.
Пример: Зрелые эритроциты обычно остаются в крови и не должны свободно проходить в фильтрат.
- Капсула нефрона
Двойная оболочка вокруг клубочка, принимающая образующийся при фильтрации жидкий фильтрат в пространство капсулы.
Пример: Начало пути фильтрата находится в пространстве капсулы, а не в мочеточнике.
- Клубочковая фильтрация
Переход воды и части небольших молекул из крови клубочковых капилляров через фильтрационный барьер в полость капсулы.
Пример: Глюкоза может попасть в исходный фильтрат, но обычно затем возвращается в кровь в канальцах.
- Первичный фильтрат
Жидкость после клубочковой фильтрации до изменений в канальцах, содержащая воду и многие небольшие молекулы, но обычно мало крупных белков.
Пример: Нельзя приравнивать состав первичного фильтрата к составу конечной мочи.
- Реабсорбция
Возврат веществ и воды из просвета почечных канальцев в кровь через окружающие ткани и капилляры.
Пример: Значительная часть профильтровавшейся воды и нужных ионов возвращается в кровоток.
- Канальцевая секреция
Перенос некоторых веществ из крови и клеток канальцев в их просвет после клубочковой фильтрации для регуляции состава выводимой жидкости.
Пример: Некоторые ионы и вещества выводятся в просвет канальца дополнительно к их поступлению в исходный фильтрат.
- Петля нефрона
U-образный участок канальцев в мозговом веществе почки, участвующий в создании условий для концентрирования мочи.
Пример: Петля помогает формировать градиенты, с которыми связана регулируемая реабсорбция воды.
- Собирательная трубочка
Путь, принимающий жидкость из нескольких нефронов и регулирующий её конечный состав, особенно по воде и некоторым ионам.
Пример: Действие антидиуретического гормона меняет проницаемость определённых участков собирательной системы для воды.
- Антидиуретический гормон
Гормон, выделяемый задней долей гипофиза после синтеза в гипоталамусе и способствующий сохранению воды почками через изменение свойств канальцев.
Пример: При недостатке воды регуляция может увеличить её возврат в кровь и уменьшить объём мочи.
- Ренин
Фермент почечного происхождения, запускающий цепь сигналов, влияющих на сосуды и водно-солевой баланс, с участием ангиотензина и альдостерона.
Пример: Изменение условий кровоснабжения почки может влиять на выделение ренина и системное давление.
- Скорость клубочковой фильтрации
Показатель общего объёма фильтрата, образующегося в почках за единицу времени, используемый в медицине с учётом способа оценки.
Пример: Оценка функции почек требует лабораторных данных и контекста, а не только цвета мочи.
- Конечная моча
Жидкость после фильтрации и изменений в канальцах и собирательной системе, выводящая воду и растворённые продукты обмена.
Пример: Её состав зависит от воды, питания, гормональной регуляции и состояния почек.
Пример по шагам
В первичном фильтрате была глюкоза, а в конечной моче учебной модели её нет. Означает ли это, что клубочек «ошибся»?
- Клубочковый фильтр пропускает многие небольшие молекулы, в том числе глюкозу, в исходный фильтрат.
- Канальцы обычно возвращают глюкозу в кровь через реабсорбцию.
- Различие между первичным фильтратом и конечной мочой показывает работу канальцев, а не ошибку фильтра.
Вывод: Моча формируется последовательно фильтрацией, реабсорбцией и секрецией.
Практическая работа
Три стрелки нефрона на бумажной модели
- На готовом рисунке обозначьте кровь в клубочке, пространство капсулы, канальцы и соседние капилляры.
- Разными цветами проведите стрелки фильтрации из крови в капсулу, реабсорбции из канальца в кровь и секреции в обратном направлении.
- Сравните опубликованные микроснимки коры и мозгового вещества, указав, что одним срезом невозможно увидеть весь нефрон.
Что можно заключить: Фильтрация, возврат и добавочный перенос объясняют, почему конечная моча не равна исходному фильтрату.
Безопасность: Используйте схемы и готовые изображения; не собирайте биологические жидкости, не проверяйте работу почек изменением приёма воды или лекарств.
Практическая работа
Изучение гистологических препаратов разных участков почки, мочеточника и мочевого пузыря
- Рассмотрите подписанные готовые препараты коркового и мозгового вещества почки, мочеточника и мочевого пузыря; запишите масштаб и окраску.
- В коре найдите почечные тельца и канальцы, в мозговом веществе — преимущественно трубчатые структуры; в мочеточнике и пузыре отметьте переходный эпителий и мышечную оболочку.
- По отдельной схеме проследите фильтрацию, реабсорбцию и секрецию и объясните, почему по одиночному срезу нельзя восстановить весь нефрон или рассчитать функцию почек.
Что можно заключить: Микроструктура отделов соответствует фильтрации, транспорту и накоплению мочи; полноценную работу органов нельзя вывести из одного среза.
Безопасность: Только готовые препараты и изображения; не собирайте мочу, не проводите анализы и не делайте медицинских выводов в классе.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.