О.Г. ПАНОВА,
учитель биологии средней школы No 98, г. Красноярск

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

Рис. 1. Мочевыделительная система:
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.