Какие продукты обмена веществ выделяются через легкие

Биология
6 класс

Вспомните

Как растения удаляют ненужные вещества?
Как удаляются ненужные продукты жизнедеятельности у животных?

Организмы в процессе жизнедеятельности образуют конечные продукты обмена, которые выделяются в окружающую среду. Освобождение от них называют выделением. У растений и грибов, в отличие от животных, нет специальной выделительной системы. Продукты обмена у них могут накапливаться в клетках и органах. Например, плодовые тела старых шляпочных грибов содержат ядовитые вещества, поэтому их нельзя употреблять в пищу.

У растений продукты обмена веществ накапливаются в вакуолях клеток, в специальных хранилищах, например в смоляных ходах у хвойных, млечных ходах у одуванчика и молочая. У многолетних растений они накапливаются в коре, иногда в древесине. Удаление продуктов жизнедеятельности у растений происходит через корни и опавшие листья. Установлено, что к осени в клетках листьев накапливаются вредные для растения вещества, которые удаляются из растения вместе с опадающими листьями.

Через устьица и чечевички коры, например березы, из растения удаляется углекислый газ (см. рис. 53).

Выделение Сахаров у растений осуществляется специальными образованиями — нектарниками. У большинства растений они находятся в цветках, а у некоторых — на стеблях и листьях. Нектар обладает бактерицидными свойствами и защищает завязь цветка от микроорганизмов. К тому же нектар наряду с окрашенным венчиком и ароматом цветков является важным приспособлением для привлечения насекомых, осуществляющих перекрестное опыление.

Через специальные железы растений в атмосферу выделяются летучие вещества, в том числе эфирные масла. К эфиромасличным растениям относятся пеларгония, мята, мелисса, эвкалипт. Многие из них используются в лекарственных целях, а также для ароматизации продуктов, изготовления парфюмерной продукции.

Опавшие листья растений содержат неорганические и органические вещества и представляют собой очень ценное удобрение. Поэтому садоводы закладывают листья в компостные кучи. Благодаря опавшим листьям почва в лесу ежегодно обогащается перегноем. Вот почему их не надо жечь. Вполне понятно, что сбор опавших листьев и вообще удаление лесной подстилки в лесу отрицательно сказываются на жизни деревьев.

В городах, где почва и воздух загрязнены выхлопными газами автомобилей, выбросами промышленных предприятий, в листьях накапливаются ядовитые вещества. Поэтому их нельзя использовать для приготовления компоста, а почву следует регулярно удобрять.

У животных в процессе обмена веществ также образуются вредные продукты жизнедеятельности, которые удаляются во внешнюю среду. У гидры, медузы продукты обмена удаляются через поверхность тела. У насекомых эту функцию выполняют трубчатые выросты кишечника, через которые из полости тела удаляется жидкость с продуктами обмена. У дождевого червя органами выделения служат выделительные трубочки — по одной паре в каждом членике. Вода и продукты распада из полости тела собираются с помощью воронки и выводятся по трубочкам через отверстие на поверхности тела.

Продукты обмена у рыб удаляются через жабры и почки. У птиц и млекопитающих продукты обмена веществ выводятся через почки, легкие, кишечник и потовые железы. Через легкие выводятся углекислый газ, вода и некоторые летучие вещества. Кишечник выделяет некоторые соли в составе экскрементов. У большинства зверей и человека часть вредных для организма веществ удаляется вместе с потом.

Однако основная роль в выделительных процессах принадлежит почкам. Они выводят из организма мочу, содержащую воду, соли, аммиак, мочевину или мочевую кислоту. Через почки из организма удаляются многие чужеродные и ядовитые вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности или при принятии лекарств.

Ответьте на вопросы

Где у растений накапливаются продукты обмена веществ?
Как происходит выделение вредных веществ у растений?
Какие продукты обмена веществ выделяются из организма позвоночных животных через легкие, кишечник, потовые железы?

Новые понятия

Выделение. Почки.

Подумайте!

Чем различается выделение веществ у растений и животных?

Моя лаборатория

У растений вредные продукты жизнедеятельности удаляются во время листопада. Листопад обычен у деревьев и кустарников. Изредка встречается у трав, например у крапивы, недотроги. Массовый листопад, приводящий к полной потере листьев, происходит у растений умеренного пояса с наступлением зимы, а у растений субтропиков и тропиков в засушливый период.

У древесных растений умеренных широт подготовка к листопаду начинается задолго до наступления морозов. Перед листопадом листья меняют свою окраску с зеленой на желтую, оранжевую, красную и др. (рис. 61).

Разнообразие окраски листьев перед листопадом

Рис. 61. Разнообразие окраски листьев перед листопадом

Это связано с тем, что к осени происходит старение листьев. В них накапливаются продукты обмена веществ, разрушается зеленый пигмент листьев — хлорофилл. Более стойкие пигменты (красные, желтые и др.) сохраняются. Они-то и придают листьям осеннюю окраску в этот период.

Сигналом к наступлению листопада служит сокращение длины светового дня. Установлено, что деревья вблизи уличных фонарей сохраняют листья дольше, чем растущие вдали от них.

Опадение листьев связано с появлением у основания листа отделительного слоя из легко разъединяющихся клеток. Поэтому даже при небольшом ветре листья опадают. Продолжительность листопада у различных растений неодинаковая. Береза сбрасывает листья около двух месяцев, липа и дуб — в течение двух недель. Деревья, растущие в одиночку или небольшими группами, где они подвержены ветру, теряют листья раньше, чем растущие в лесу. Листопадные деревья в лесах умеренных широт стоят без листьев до восьми-девяти месяцев в году, во влажных тропических лесах — иногда всего несколько дней. Листопад играет важную роль в жизни леса — опавшие листья перегнивают и служат хорошим удобрением, предохраняют корни от вымерзания.

Но не все растения сбрасывают листья. Некоторые сохраняют их всю зиму. Это вечнозеленые кустарнички: брусника, вереск, клюква. Мелкие, плотные листья этих растений, слабо испаряющие воду, сохраняются под снегом.

С зелеными листьями зимует большинство хвойных деревьев и кустарников. Некоторые травы, например земляника, клевер, чистотел, тоже уходят под снег зелеными.

Задание

Осенью проведите наблюдения в природе за изменениями в жизни растений: окраской листьев, листопадом (начало и конец), созреванием плодов и семян (каких растений), изменениями в жизни животных (исчезновение муравьев, отлет птиц).

Выводы к главе 3

Обмен веществ — основное свойство всех организмов. Организмы непрерывно обмениваются с окружающей средой веществами и энергией. С прекращением обмена веществ прекращается и жизнь.

Питание — необходимое условие обмена веществ. По способу питания все организмы делят на две группы: автотрофы и гетеротро-фы. Автотрофные организмы образуют органические вещества из неорганических с использованием энергии Солнца или энергии, освобождающейся в ходе химических реакций. Гетеротрофные организмы питаются готовыми органическими веществами.

Дыхание — процесс постоянного обмена газами (газообмен) между организмом и окружающей средой. В результате дыхания освобождается энергия, заключенная в органических веществах клеток. Эта энергия используется на процессы жизнедеятельности организма: питание, рост, развитие, размножение, передвижение веществ.

Транспорт веществ в организме обеспечивает связь между всеми органами организма и с окружающей средой. Транспортная система растений представлена сосудами и ситовидными трубками. У животных основными переносчиками питательных веществ и кислорода являются гемолимфа и кровь.

Выделение — освобождение организма от вредных продуктов жизнедеятельности. У растений они удаляются с опавшими листьями. У животных выделение осуществляется через поверхность тела, систему выделительных трубочек, жабры, почки, легкие, кишечник, кожу.

Источник

Выделение — часть обмена веществ, осуществляемая путем выведения из организма конечных и промежуточных продуктов метаболизма, чужеродных и излишних веществ для обеспечения оптимального состава внутренней среды и нормальной жизнедеятельности.

органы выделительной системы

орган	выделяемое вещество
почки	избыток воды неорганические и органические вещества конечные продукты обмена токсины
легкие	углекислый газ пары воды некоторые летучие вещества (например, пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении)
слюнные железы	тяжелые металлы лекарственные вещества (например, морфий и хинин) чужеродные органические соединения
печень	продукты азотистого обмена (мочевина) гормоны (например, тироксин) продукты распада гемоглобина токсины лекарственные препараты
поджелудочная железа	тяжелые металлы лекарственные вещества
кишечные железы	тяжелые металлы лекарственные вещества
кожа	вода соли молочная кислота мочевина мочевая кислота токсины

Продукты выделения

В процессе жизнедеятельности в организме образуются конечные продукты метаболзма. Большинство из них нетоксичны для организма (например, углекслый газ и вода).

Однако при окислении белков и других азотсодержащих продуктов образуется аммиак — один из конечных продуктов азотистого обмена. Он токсичен для организма, поэтому быстро выводится из организма. Растворяясь в воде, аммиак превращается в низкотоксичное соединение — мочевину.

Мочевина образуется, главным образом, в печени. Количество мочевины, выводимой с мочой в сутки, составляет примерно 50 — 60 г. Таким образом, продукты азотистого обмена практически выводятся с мочой в виде мочевины.

Часть азота выводится из организма в виде мочевой кислоты, креатина и креатинина. Эти вещества — главные азотосодержащие компоненты мочи.

мочевыделительная система

Мочевыделительная система человека — система органов, формирующих, накапливающих и выделяющих мочу.

СТРОЕНИЕ МОЧЕВЫДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ:

две почки
два мочеточника
мочевой пузырь
мочеиспускательный канал

Рис. Органы мочевыделительной системы

функции почек

Роль почек в организме не ограничивается только выделением конечных продуктов азотистого обмена и избытка воды. Почки активно участвуют в поддержании гомеостаза организма.

осморегуляция — поддержание осмотического давления в крови и других жидкостях организма;
ионная регуляция — регуляция ионного состава внутренней среды организма;
поддержание кислотно-щелочного баланса плазмы крови (рН = 7,4);
регуляция артериального давления;
эндокринная функция: синтез и выделение в кровь биологически активных веществ:
— ренина, регулирующего артериальное давление;
— эритропоэтина, регулирующего скорость образования эритроцитов;
участие в обмене веществ;
экскреторная функция: выделение из организма конечных продуктов азотистого обмена, чужеродных веществ, избытка органических веществ (глюкоза, аминокислоты и др.).

Строение почек

Почки — паренхиматозные органы бобовидной формы, расположенные на спинной стороне по бокам поясничного отдела позвоночника.

Рис. Расположение почек

Размер каждой почки примерно 4 х 6 х 12 см и вес примерно 150 г.

Почка окружена тремя оболочками (капсулами):

фиброзной капсулой — внутренней тонкой и плотной оболочкой;
во внутренней части этой капсулы присутствуют гладкомышечные клетки, за счет незначительного сокращения которых в почке поддерживается необходимое для процессов фильтрации давление.
жировой капсулой — средней оболочкой;
жировая клетчатка более развита с задней стороны почки. Функция: упругая фиксация почки в поясничной области; терморегуляция; механическая защита (амортизация). При похудании и уменьшении объема жировой клетчатки может возникнуть подвижность или опущение почек.
почечной фасцией — наружной оболочкой, охватывающей почку с жировой капсулой и надпочечниками. Фасция удерживает почку в определенном положении.От фасции к фиброзной капсуле через жировую клетчатку проходят соединительнотканные волокна.

Паренхима почки включает:

корковый слой (наружный слой) толщиной 5 — 7 мм;
мозговой слой (внутренний слой);
почечную лоханку.

Рис. Анатомия почки

Корковое вещество расположено на периферии почки и в виде столбов (колонки Бертини) глубоко проникает в мозговое вещество. Мозговое вещество почечными столбами делится на 15 — 20 почечных пирамид, обращенных вершинами внутрь почки, а основаниями — наружу. Пирамида мозгового вещества вместе с прилегающим к ней корковым веществом образуют долю почки.

Рис. Строение почки и нефрона

Почечная лоханка — центральная полая часть почки, в которую сливается вторичная моча из всех нефронов. Стенка лоханки состоит из слизистой, гладкомышечной и соединительнотканной оболочек.

Из почечной лоханки берет начало мочеточник, несущий образующуюся мочу к мочевому пузырю.

Мочеточники

Мочеточники — полые трубки, соединяющие почки с мочевым пузырем.

Их стенка состоит из эпителиального, гладкомышечного и соединительнотканного слоя.

Благодаря сокращению гладких мышц происходит отток мочи от почек в мочевой пузырь.

мочевой пузырь

Мочевой пузырь — полый орган, способный к сильному растяжению.

Рис. Мочевой пузырь

Функция мочевого пузыря:

накопление мочи;
контроль количества мочи в пузыре;
выведение мочи.

Как все полые органы мочевой пузырь имеет трехслойную стенку:

внутренний слой из переходного эпителия;
средний толстый гладкомышечный слой;
наружный соедниительнотканный слой.

мочеиспускательный канал

Мочеиспускательный канал — трубка, соедняющая мочевой пузырь с внешней средой.

Стенка канала состоит из 3-х оболочек: эпителиальной, мышечной и соеднительнотканной.

Выходное отверстие мочеиспускательного канала назвается уретрой.

Два сфинктера перекрывают просвет канала в районе соединения с мочевым пузырем и в уретре.

У женщин мочеиспускательный канал короткий (около 4 см), и инфекции проще проникнуть в женскую мочеполовую систему.

У мужчин мочеиспускательный канал служит для выделения не только мочи, но и спермы.

строение нефрона

Структурно-функциональной единицей почек является нефрон.

В каждой почке человека находятся около 1 млн. нефронов.

В нефроне происходят основные процессы, определяющие разнообразные функции почек.

Структурные части нефрона:

почечное (мальпигиево) тельце:
— капиллярный (почечный) клубочек (+ приносящая и выносящая артерии)
— капсула Боумена-Шумлянского (= капсула нефрона): образована двумя слоями эпителиальных клеток; просвет капсулы переходит в извитой каналец;

извитой каналец первого порядка (проксимальный): его стенки имеют щеточную каемку —большое количество микроворсинок, обращенных в просвет канальца.
петля Генле: опускается в мозговое вещество, а потом поворачивает на 180 градусов и возвращается в корковый слой;
извитой каналец второго порядка (дистальный): стенки петли Генле и дистального извитого канальца без ворсинок, но имеют сильную складчатость;
собирательная трубка.

В разных отделах нефрона протекают разные процессы, определяющие функции почек. С этим связано и расположение частей нефрона:

клубочек, капсула и извитые канальцы расположены в корковом слое;
петля Генле и собирательные трубки распложены в мозговом слое.

Рис. Сосуды нефрона

Начинаясь в корковом веществе почки, собирательные трубки проходят через мозговое вещество и открываются в полость почечной лоханки.

Кровеносная система почек

Кровь к почкам подходит по почечным артериям (ветви брюшной аорты). Артерии сильно ветвятся и образуют сосудистую сеть. В каждую почечную капсулу заходит приносящая артериола, там она образует капиллярную сеть — почечный клубочек — и выходит из капсулы в виде более тонкой выносящей артериолы. Таким образом создается высокое кровяное давление в капиллярах клубочка для фильтрации жидкой части крови и образования первичной мочи. Давление в капиллярах клубочка достаточно стабильно, его значение остается постоянным даже при повышении общего уровня давления. Следовательно, скорость фильтрации при этом также практически не изменяется.

После отхождения от клубочка выносящая артериола вновь распадается на капилляры, образуя густую сеть вокруг извитых канальцев. Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры — вначале в клубочке, затем у канальцев.

Выносится кровь из почек по почечным венам, впадающим в нижнюю полую вену.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПОЧКАХ

ультрафильтрация жидкости в почечных клубочках;
реабсорбция (обратное всасывание);
экскреция мочи.

УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ ЖИДКОСТИ В ПОЧЕЧНЫХ КЛУБОЧКАХ

В клубочках происходит начальный этап мочеобразования — ультрафильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови.

Кроме того, в процессе канальцевой секреции клетки эпителия нефрона захватывают некоторые вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца.

Такм образом в сутки образуется примерно 170 л первичной мочи.

Состав первичной мочи подобен составу плазмы крови, лишенному белка:

вода
минеральные соли
низкомолекулярные соединения (в т. ч. токсины, аминокислоты, глюкоза, витамины)
НЕТ БЕЛКОВ (следовые количества)
НЕТ ФОРМЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КРОВИ

РЕАБСОРБЦИЯ (ОБРАТНОЕ ВСАСЫВАНИЕ)

Второй этап связан с реабсорбцией в кровеносные капилляры всех ценных для организма веществ: воды, ионов (Na+Na+, Cl−Cl−, HCO−3HCO3−), аминокислот, глюкозы, витаминов, белков, микроэлементов. Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергозатратам процесс.

Обратное всасывание происходит во время прохождения первичной мочи через систему извитых канальцев. Для этой цели выносящая артериола вторично распадается на сеть капилляров, опутывающих канальца: через их тонкие стенки и просходит обратное всасывание нужных организму веществ.

Небольшое количество профильтровавшегося в клубочках белка реабсорбируется клетками проксимальных канальцев. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20 — 75 мг в сутки, а при заболеваниях почек оно может возрастать до 50 г в сутки. Увеличение выделения белков с мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо увеличением фильтрации.

В результате фильтрации, реабсорбции и секреции от 180 л первичной мочи остается только 1,5 л концентрированного раствора «ненужных» веществ — вторичная моча.

Состав вторичной мочи:

вода
соли
токсины
продукты метаболизма (в т.ч. остатки лекарственных препаратов)

ЭКСКРЕЦИЯ ВЕЩЕСТВ

Вторичная моча через собирательные трубки поступает в почечные лоханки.

В среднем человек производит приблизительно 1,5 литра мочи в сутки.

Из почек моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь.

Вместимость мочевого пузыря в среднем 600 мл.

Обычно содержимое мочевого пузыря стерильно.

Стенка мочевого пузыря имеет мышечный слой, который, сокращаясь, обуславливает мочеиспускание.

Мочеиспускание — произвольный (контролируемый сознанием) рефлекторный акт, запускаемый рецепторами натяжения в стенке мочевого пузыря, посылающими в головной мозг сигнал о наполнении мочевого пузыря.

Поток мочи при её выделении из мочевого пузыря регулируется круговыми мышцами-сфинктерами. При начале опорожнения мочевого пузыря его сфинктер расслабляется, а мышцы стенки сокращаются, создавая поток мочи.

В процессе метаболизма белков и нуклеиновых кислот образуются различные продукты азотистого обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.

При нарушении выведения мочевой кислоты развивается подагра.

Эндокринная функция почек

В почках образуется:

аммиак: выделяется в мочу;
ренин, простагландины, глюкоза, синтезируемая в почке: поступают в кровь.

Аммиак поступает преимущественно в мочу. Некоторое его количество проникает в кровь, и в почечной вене аммиака оказывается больше, чем в почечной артерии.

регуляция работы почек

Вазопрессин (= антидиуретический гормон (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в нейрогипофизе):
увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём
Альдостерон (гормон коркового вещества надпочечников):
усиление реабсорбции Na+Na+
усилениесекрецииусилениесекрецииK^+$

Натрийуретический гормон (гормон предсердия):
усиление секреции Na+Na+

Инсулин:
уменьшение выделение калия.

Тематические задания

А1. Сходные по составу продукты распада удаляются через

1) кожу и легкие

2) легкие и почки

3) почки и кожу

4) пищеварительный тракт и почки

А2. Органы выделительной системы находятся

1) в грудной полости

3) вне полостей тела

2) в брюшной полости

4) в полости малого таза

А3. Целостной структурной единицей почки является

1) нейрон

2) нефрон

3) капсула

4) извитой каналец

А4. При нарушениях процесса выделения продуктов распада в организме накапливается:

1) соли серной кислоты

3) гликоген

2) избыток белков

4) мочевина или аммиак

А5. Функция капиллярного (мальпигиевого) клубочка:

1) фильтрация крови

3) всасывание воды

2) фильтрация мочи

4) фильтрация лимфы

А6. Сознательная задержка мочеиспускания связана с деятельностью:

1) продолговатого мозга

3) спинного мозга

2) среднего мозга

4) коры мозга

А7. Вторичная моча отличается от первичной тем, что во вторичной моче нет:

1) глюкозы

2) мочевины

3) солей

4) ионов К+ и Са2+

А8. Первичная моча образуется из:

1) лимфы

2) крови

3) плазмы крови

4) тканевой жидкости

А9. Симптомом заболевания почек может служить присутствие в моче

1) сахара

2) солей калия

3) солей натрия

4) мочевины

А10. Гуморальная регуляция деятельности почек осуществляется с помощью

1) ферментов

2) витаминов

3) аминокислот

4) гормонов

В1. Выберите симптомы, по которым можно заподозрить заболевание почек

1) наличие в моче белков

2) присутствие в моче мочевой кислоты

3) повышенное содержание глюкозы во вторичной моче

4) пониженное содержание лейкоцитов

5) повышенное содержание лейкоцитов

6) повышенное суточное количество выделенной мочи

В2. Что из перечисленного относится к нефрону?

1) почечная лоханка

2) мочеточник

3) капиллярный клубочек

4) капсула

5) мочевой пузырь

6) извитой каналец