Тема: Органи і шляхи виділення. Сечовидільна система, будова та функції. Нирки, їх основні функції.

 

Мета уроку: 

•        Навчальна: розкрити сутність виділення як запоруки гомеостазу; детально вивчити мікроскопічну будову нефрону та етапи утворення сечі (фільтрація, реабсорбція, секреція).
•        Розвивальна: розвивати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв'язки між будовою органу та його функцією; формувати навички порівняльного аналізу складу біологічних рідин.
•        Виховна: виховувати відповідальне ставлення до здоров'я, розуміння впливу способу життя на роботу видільної системи.

 

Очікувані результати: після вивчення теми учні зможуть:

•        ідентифікувати органи сечовидільної системи на анатомічних схемах та описувати їхню роль в організмі;
•        пояснювати зв'язок між мікроскопічною будовою нефрону та його функцією як «біологічного фільтра»;
•        проаналізувати відмінності між первинною та вторинною сечею, розкриваючи суть процесів фільтрації та реабсорбції;
•        аргументувати важливість виділення для підтримання внутрішньої стабільності (гомеостазу) організму;
•        моделювати правила поведінки та гігієни, що допомагають запобігти хворобам нирок та сечовивідних шляхів.

 

Словник «Ключові слова уроку»

•        Орган-фільтр: нирки.
•        Мікроструктурна одиниця: нефрон.
•        Анатомічні вузли: капсула нефрону, петля канальця.
•        Процеси самоочищення: ультрафільтрація крові, реабсорбція речовин.
•        Типи виділень: первинний фільтрат та концентрована сеча.

 

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

 

Обладнання:

•        Інформаційні ресурси: підручники «Біологія. 8 клас», електронний посібник.
•        Дидактичні матеріали: тематичні таблиці («Сечовидільна система», «Будова нефрону»).
•        Наочність: об’ємний муляж нирки в розрізі.
•        Технічні засоби: мультимедійний комплекс, інтерактивні 3D-моделі

Хід уроку

І. Організаційний етап

Привітання з унями, перевірка готовності до уроку, налаштування на активну роботу

 

«Кожен урок — це цеглинка у фундаменті вашого майбутнього дому під назвою "Життя". Я бажаю вам побудувати міцну й красиву споруду, де вам буде затишно.

Японська приказка каже: "Навчатися — це все одно, що пливти проти течії: зупинишся — і тебе віднесе назад". Тож не зупиняймося, а впевнено гребімо до берега нових знань. Налаштуємося на успіх, посміхнемося і до роботи!»

 

Вправа «Біологічний прогноз» Учитель: «Сьогодні на уроці "атмосферний тиск" знань буде високим, а "опади" у вигляді нових термінів — рясними. Бажаю кожному з вас стати ефективним "фільтром", що залишить лише найціннішу інформацію».

Розминка для перевірки готовності

( Вивести ці літери на слайд і запропонувати учням самим доповнити їх, щоб вони відчули себе авторами настрою уроку.) Напишіть  будь-яке слово, що стосується теми «Виділення» (або організму людини), яке починається на літери слова УРОК і відчуйте себе авторами настрою уроку

У — уретра (сечівник);

Р — реабсорбція;

О — орган;

К — капсула (або кірковий шар нирки).

 

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів

 

Прийом «Еволюційний ланцюжок» (слайд):

Пригадайте шлях розвитку органів виділення:

1. Скоротливі вакуолі (Найпростіші).
2. Протонефридії — зірчасті клітини (Плоскі черви).
3. Метанефридії — видільні лійки (Кільчасті черви).
4. Мальпігієві судини (Комахи).
5. Тазові нирки з нефронами (Ссавці).

Проблемна ситуація: Людина може прожити без їжі кілька тижнів, без води — кілька днів, але якщо нирки повністю перестануть працювати, організм загине від самоотруєння вже за лічені дні. Чому?

Учитель

    «Уявіть свій смартфон, на якому пам'ять заповнена на 100%. Там зберігаються тисячі розмитих фото, дублікати відео, кеш старих додатків та "сміття", яке лише гальмує систему. Якщо ви не будете видаляти ці непотрібні файли, телефон просто перестане працювати або почне постійно "глючити". Так само і наш організм: він щосекунди працює, і в процесі цієї роботи накопичуються "цифрові відходи" — продукти обміну. Щоб система не зависла і працювала злагоджено, організм запускає програму очищення, яку ми називаємо виділенням».

 

Мозковий штурм

Уявіть, що організм — це хімічний завод. Що станеться з заводом, якщо його очисні споруди вийдуть з ладу хоча б на один день?

Бесіда з учнями:

Еволюційна ретроспектива: Як природа вдосконалювала «очисні системи»

Учитель: Перш ніж ми детально вивчимо будову нирок людини, давайте зазирнемо в минуле і пригадаємо, як органи виділення змінювалися в процесі еволюції тварин.

1. Найпростіші (Амеби, Інфузорії):

Механізм: Видалення надлишку води та рідких продуктів обміну через скоротливі вакуолі. Це працює як насос, що відкачує зайве безпосередньо з клітини.

 

2. Кишковопорожнинні (Гідра, Медузи):

Механізм: Спеціальні органи виділення відсутні. Очищення відбувається шляхом дифузії через всю поверхню тіла безпосередньо у воду.

 

3. Плоскі та Круглі черви:

Органи: Поява перших спеціалізованих систем — протонефридіїв. Це розгалужені канальці, що закінчуються «миготливими» зірчастими клітинами, які виштовхують відходи назовні через пори

 

4. Кільчасті черви (Дощовий черв'як):

Органи: Метанефридії. У кожному сегменті тіла є пара лійок із війками, які збирають продукти обміну з порожнини тіла і виводять їх через канали.

 

5. Ракоподібні:

Органи: Зелені залози. Розташовані на голові біля основи вусиків. Вони працюють як своєрідні «фільтри-насоси» для виведення токсинів.

 

6. Павукоподібні та Комахи:

Органи: Мальпігієві судини. Це пучки тонких трубочок, які плавають у крові (гемолімфі), всмоктують відходи та відкриваються прямо в кишечник.

 

7. Риби та Земноводні:

Органи: Тулубові нирки. Мають вигляд темно-червоних стрічок, розташованих вздовж хребта. Вони вже здатні фільтрувати значну кількість крові.

 

8. Плазуни, Птахи та Ссавці:

Органи: Тазові нирки. Це найбільш досконалий тип нирок. Їхньою структурною одиницею є нефрон, який дозволяє організму максимально економити воду та ефективно очищувати кров.          

                                                                                                                                 

Проблемне запитання: — Хто з представників тваринного світу посів «почесне перше місце» на вершині еволюції видільної системи і завдяки яким особливостям будови це стало можливим? (Орієнтовна відповідь: Вершину еволюції виділення посіли ссавці. Це зумовлено появою складних тазових нирок, які мають мільйони мікроскопічних фільтрів — нефронів. Така будова дозволяє максимально ефективно очищувати кров через розгалужену мережу капілярів, економити воду в організмі та забезпечувати надійне виведення продуктів обміну через спеціалізовані сечовивідні шляхи та сечовий міхур).

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 

Ознайомтеся з інформацією

«Уявіть, що в організмі на певний час "вимкнулися" всі системи очищення. Поміркуйте, до яких наслідків це призведе і в чому полягає фундаментальна важливість процесу виділення для життя людини?»

 

ІV. Повідомлення теми, мети уроку

 

V. Вивчення нового навчального матеріалу

 

1. Органи виділення та їхні функції.

 

Розповідь учителя

Біологічне значення виділення (Екскреції)

Виділення (екскреція) — це фізіологічний процес звільнення організму від кінцевих продуктів метаболізму, надлишку води, солей та чужорідних сполук для підтримання внутрішньої стабільності (гомеостазу). (Запис визначення у зошит).

1. Що саме видаляє наш організм?

У процесі життєдіяльності клітини утворюють «біологічне сміття», яке за походженням поділяють на групи:

Кінцеві продукти розпаду: вуглекислий газ (CO₂), надлишок води (H₂O), сечовина, сечова кислота, аміак, білірубін (жовчні пігменти).

Баластні речовини: надлишкові мінеральні солі та вода.

Чужорідні та токсичні сполуки: солі важких металів, залишки ліків, харчові барвники, консерванти, а також продукти розпаду алкоголю (ацетон, альдегіди).

 

2. Система органів-екскреторів (Шляхи виведення)

Очищення організму — це командна робота декількох систем:

Орган / Система	Що виділяє?
Сечовидільна система (нирки)	Головний шлях: сечовина, надлишок води, мінеральні солі, сечова кислота.
Дихальна система (легені)	Газоподібні продукти: вуглекислий газ (CO2), пари води, ефірні олії, ацетон.
Шкіра (потові залози)	Вода, солі, сечовина, аміак, молочна кислота (особливо під час фізичних навантажень).
Травна система (кишечник, печінка)	Неперетравлені рештки, жовчні пігменти, холестерин, важкі метали.

3. Як працює «хімія» очищення?

Виділення — це не просто механічне видалення, а складна послідовність хімічних перетворень:

•        Знешкодження в печінці: Надзвичайно отруйний аміак (результат розпаду білків) у клітинах печінки перетворюється на значно менш токсичну сечовину. Вона розчиняється в крові, транспортується до нирок і виводиться із сечею.
•        Робота «природних сорбентів»: Пектини та клітковина, які ми споживаємо з овочами та фруктами, працюють як «губка» в кишечнику. Вони зв’язують радіонукліди та важкі метали, не даючи їм всмоктатися в кров, і виводять їх природним шляхом.
•        Випаровування: Через легені та шкіру організм не лише позбавляється відходів, а й регулює температуру тіла, виводячи зайве тепло разом із парами води.

Висновок: Процес виділення звільняє «місце» для нових речовин та енергії, запобігаючи самоотруєнню організму продуктами власної життєдіяльності.

Запитання для закріплення: Чому при порушенні роботи нирок у людини може з'явитися специфічний запах аміаку від шкіри або з рота?

 

2. Будова і функції нирок.

Запитання

Уявіть шлях краплі рідини, що виводиться з організму ссавця. Через які «станції» (органи) вона має пройти, починаючи від місця її утворення до виходу назовні?

Розповідь учителя

Центральна ланка виділення: Нирки та сечовивідні шляхи

Нирки — це не просто органи, а «головна митниця» нашого організму. Саме вони беруть на себе 80% роботи з очищення крові від небезпечних азотистих сполук (сечовини, аміаку креатиніну). Хоча шкіра та кишечник теж допомагають у виділенні, вони не здатні повноцінно замінити нирки.

Важливо запам'ятати:

•        Якщо нирки перестають працювати, розвивається уремія — небезпечне самоотруєння організму продуктами обміну.
•        Тільки нирки здатні підтримувати ідеальний водно-сольовий гомеостаз (баланс води та солей) за будь-яких умов.
•        Процес утворення та виведення сечі в медицині та біології називають діурезом.

 

Складові сечовидільної системи. (Робота зі схемою та складання опорного конспекту)

Використання 3-D сцени (mozaik3d) «Розташування. Сечовидільна система»

 

Робота в парах

 

1.Етап дослідження: Топографія та анатомія нирок

Завдання для учнів (Пошукова робота):

•        Розгляньте схему розміщення органів черевної порожнини. Визначте «координати» нирок відносно хребта.
•        Порівняйте: чи симетрично розташовані права та ліва нирки? Якщо ні, то яка з них лежить нижче і чому?
•        Проаналізуйте суміжні органи: з чим «сусідять» нирки спереду та зверху?

 

Коментар вчителя (Уточнення та корекція):

Нирки розташовані в позачеревному просторі (за пристінною очеревиною) по обидва боки від хребта.

Важливі нюанси розташування:

•        Асиметрія: Через те, що над правою ниркою розташована велика права частка печінки, вона «тисне» на нирку зверху. Тому права нирка зазвичай лежить на 1–1,5 см нижче, ніж ліва.
•        Скелетотопія: Ліва нирка знаходиться на рівні XI грудного — II поперекового хребців; права — на рівні XII грудного — III поперекового.

Сусіди нирок:

•        Зверху: «капелюшки» ендокринної системи — надниркові залози.
•        Справа: печінка, дванадцятипала кишка, вигин ободової кишки.
•        Зліва: шлунок, підшлункова залоза, селезінка.

 

2. Портрет головного фільтра: Макробудова нирки

(Термінологічна хвилинка: Ren — латиною; Nephros — грецькою)

Фізичні параметри:

•        Форма: бобоподібна, поверхня гладенька.
•        Колір: темно-червоний (через інтенсивне кровопостачання).
•        Маса: 120–200 г (приблизно як великий апельсин).
•        Ворота нирки: заглибина на ввігнутому краї. Тут пролягає «магістраль»: входять артерії та нерви, виходять вени, лімфатичні судини та сечовід.

Внутрішня архітектура: Шари та піраміди

Якщо ми розріжемо нирку вздовж, то побачимо чітку шаруватість:

Кірковий шар (зовнішній): темний і зернистий. Тут зосереджені ниркові тільця нефронів, де починається очищення крові.

Мозковий шар (внутрішній): світліший, утворений 15–20 нирковими пірамідами.

•        Основи пірамід повернуті до кіркового шару, а верхівки (сосочки) спрямовані в центр нирки.
•        У пірамідах проходять збиральні трубочки, що виводять сечу через сосочки у невеликі порожнини — чашечки.

Ниркова миска: центральна «приймальня», лійкоподібна порожнина, де збирається вся сеча перед тим, як відправитися в сечовід.

Ключовий факт: У кожній нирці працює близько 1 мільйона нефронів — мікроскопічних станцій фільтрації.

 

Головні функції нирок (Підсумок):

•        Екскреторна: фільтрація крові та виведення токсичних шлаків.
•        Осморегуляція: контроль об’єму води та концентрації солей (електролітів).
•        Підтримання pH: регуляція кислотно-лужної рівноваги крові.

 

Робота з 3-D сценою (процеси в нирці, поперечний зріз нирки), пояснення вчителя.

Робота з підручником : знайдіть у тексті параграфу розповідь про  сечоводи, сечовий міхур, сечівник.

•        Чому вони відносяться до сечовидільної системи?
•        Яка будова даних органів?
•        Які функції вони виконують?

 

3. Будова нефрона

Складання опорного конспекту

Нефрон — це структурно-функціональна одиниця нирки, де відбувається процес утворення сечі. У кожній нирці налічується близько 1 млн нефронів.

1. Анатомічні складники нефрону:

Ниркове тільце:

•        Капілярний клубочок (глумерула): мережа з 50–60 найдрібніших кровоносних судин.
•        Капсула нефрону (Шумлянського-Боумена): двошарова «чаша», що охоплює клубочок. Саме тут під тиском відбувається фільтрація плазми крові.

 

Система канальців:

•        Звивистий каналець І порядку: бере початок від капсули в кірковому шарі.
•        Петля Генле: каналець спускається в мозковий шар, робить U-подібний вигин і повертається в кірковий шар.
•        Звивистий каналець ІІ порядку: впадає у збірну трубочку.

Факт для роздумів: Якщо витягнути в одну лінію всі канальці нефронів обох нирок людини, їхня загальна довжина сягне 100 км! Це як відстань від Києва до Білої Церкви.

Історична довідка: Хто відкрив таємниці нефрону? (Матеріал для повідомлення учня )

Будова нефрону — це приклад того, як наукові відкриття часто випереджали свій час, а імена дослідників перепліталися в історії.

Битва за пріоритет: Капсула Шумлянського-Боумена

Сьогодні в медицині використовують подвійну назву капсули, і ось чому:

1. Олександр Шумлянський (1748–1795): Український та вчений-медик, який ще у 1782 році за допомогою мікроскопа першим описав оболонку навколо судинного клубочка. Він довів, що це не залоза (як думали раніше), а складний фільтр.
2. Вільям Боумен (1816–1892): Англійський хірург, який через 57 років, використовуючи досконалішу техніку, детально переописав цю структуру. Хоча Боумен знав про роботу Шумлянського, тривалий час у західній науці фігурувало лише його прізвище.

4. Розглянути 3-D сцену будови нефрона, функціонування нефрона. Дайте відповіді на питання:

Запитання для обговорення:

•        Чому в сучасних підручниках капсулу називають подвійним прізвищем — Шумлянського-Боумена? (Відповідь: Олександр Шумлянський ще у 1782 році першим описав цю структуру за допомогою мікроскопа, довівши, що це судинний клубочок у оболонці, а не залоза).
•        Функціональне призначення: Якщо нирка — це орган, то що таке нефрон у цій системі? (Відповідь: Це структурно-функціональна одиниця; саме тут відбувається головна «магія» уроку — сечоутворення).
•        Судинна логіка: Чим приносна артерія відрізняється від виносної за діаметром і як це впливає на процес усередині капсули?(Відповідь: Приносна артерія ширша за виносну, що створює високий тиск у клубочку, необхідний для фільтрації крові).
•        Значення фільтра: Чому капілярний клубочок називають «біологічним ситом»? (Відповідь: Через його стінки під тиском проходить вода з розчиненими речовинами, утворюючи первинну сечу, але затримуються великі молекули білків та клітини крові).
•        Геометрія виживання: Навіщо канальці утворюють довгу «петлю Генле», замість того, щоб іти до ниркової миски по прямій?(Відповідь: Велика довжина та U-подібна форма петлі збільшують площу та час для реабсорбції — зворотного всмоктування води та корисних речовин у кров).
•        Масштаб роботи: Як ви гадаєте, чому сумарна довжина канальців сягає майже 100 км?(Відповідь: Це необхідно для того, щоб встигнути відфільтрувати колосальний об'єм крові (близько 1500–1700 л на добу) та сконцентрувати відходи).
•        Шлях чистої крові: Яку роль відіграє ниркова вена у великому колі кровообігу? (Відповідь: Вона повертає вже очищену від рідких продуктів обміну та збалансовану за сольовим складом кров до загального кровотоку).
•        Феномен подвійної сітки: Чому кров у нирці проходить через дві послідовні капілярні сітки (спершу в клубочку, а потім навколо канальців)?(Відповідь: Перша сітка — для фільтрації (очищення), а друга — для реабсорбції (повернення корисних речовин у кров)).

Цікаве запитання на «засипку»: «Як ви гадаєте, що станеться з об'ємом сечі, якщо петля Генле раптом стане вдвічі коротшою?» (Підказка: організм не встигне забрати воду назад, і людина страждатиме від зневоднення).

VІ. Узагальнення і закріплення знань

1. Перегляд анімації та виконання завдань вікторини на основі сайту pistacja
2. Індивідуальна робота за картками.  Вправа «Вірю — не вірю».

Учням необхідно позначити пропоновані твердження позначками «+» — вірю або «–» — не вірю.

 

Вправа «Вірю — не вірю» (оновлений набір)

Позначте правильні твердження знаком «+», а помилкові — знаком «–».

1. Ниркова миска — це місце, де безпосередньо утворюється первинна сеча.
2. Приносна артерія нефрону зазвичай ширша за виносну.
3. У нирці розрізняють два основні шари: кірковий та мозковий.
4. Кров у нирці проходить через капілярну сітку лише один раз.
5. На вершині ниркових пірамід є отвори, через які сеча потрапляє в чашечки.
6. Сечівник (уретра) — це орган, у якому накопичується сеча.
7. До складу ниркового тільця входить капсула Шумлянського-Боумена.
8. Загальна довжина канальців усіх нефронів обох нирок становить близько 10 км.
9. Нирки розташовані в черевній порожнині на рівні грудних хребців.
10. Ворота нирки — це заглибина на її ввігнутому краї, куди входять судини.
11. Надниркові залози — це частина сечовидільної системи.
12. Епітелій канальців нефрону забезпечує зворотне всмоктування речовин у кров.

 

3. Вправа «Знайди помилку»

У кожному реченні прихована одна біологічна помилка. Знайдіть її та виправте.

1. Нирки мають лійкоподібну форму і розташовані по обидва боки від хребта.
2. Внутрішній шар нирки називається кірковим, і він складається з пірамід.
3. Сечовід — це непарний м'язовий орган, що з'єднує міхур із зовнішнім середовищем.
4. Капілярний клубочок нефрону оточений одношаровою капсулою Генле.
5. У здорової людини сечовий міхур може вміщувати до 5 літрів рідини.

 

VІІ. Підбиття підсумків уроку

 Рефлексія. Формувальне оцінювання

«Валіза, м’ясорубка, кошик»

Учні вибирають, як вони вчинять з отриманою інформацією:

Валіза: «Це важливі знання, я візьму їх із собою і буду використовувати».

М’ясорубка: «Інформація цікава, але мені треба її ще раз перечитати й добряче обдумати».

Кошик: «Це було занадто складно / не цікаво, я навряд чи це запам’ятаю».

 

 «Біологічний прогноз»

Оцініть свою роботу на уроці за допомогою "погоди":

Сонце — все зрозумів, працював активно.

Мінлива хмарність — зрозумів майже все, але були помилки.

Гроза — було дуже важко, потребую допомоги вчителя.

 

VІІІ. Домашнє завдання

•        опрацювати § 8.4-8.6,
•        випереджувальне завдання: підготувати короткі повідомлення про захворювання органів виділення та  сечовидільної системи за допомогою прийому Фішбоун