| Скачать .docx | Скачать .pdf |
Реферат: Анатомия человека
Анатомия человека – наука, изучающая строение тела, отдельные органы, ткани и их взаимоотношения в организме.
Все живое характеризуется четырьмя признаками: ростом, обменом веществ, раздражимостью и способностью к самовоспроизведению. Совокупность данных признаков свойственна только живым организмам. Осуществление этих функций будет более понятно, если сначала дать описание тканей организма, а затем функциональных систем, в деятельности которых они принимают участие.
Структурной и функциональной единицей живого является клетка – анатомическая основа большинства организмов, включая человека. Комплексы специализированных клеток, характеризующиеся общностью происхождения и сходством как структуры, так и выполняемых функций, называются тканью. Различают четыре основных типа тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную.
Эпителиальная ткань покрывает поверхность тела и полости различных трактов и протоков, за исключением сердца, кровеносных сосудов и некоторых полостей. Кроме того, практически все железистые клетки – эпителиального происхождения. Слои эпителиальных клеток на поверхности кожи защищают тело от инфекций и внешних повреждений. Клетки, выстилающие пищеварительный тракт от рта до анального отверстия, обладают несколькими функциями: они секретируют пищеварительные ферменты, слизь и гормоны; всасывают воду и продукты пищеварения. Эпителиальные клетки, выстилающие дыхательную систему, секретируют слизь и удаляют ее из легких вместе с задерживаемой ею пылью и другими инородными частицами. В мочевой системе эпителиальные клетки осуществляют выделение и реабсорбцию (обратное всасывание) различных веществ в почках, а также выстилают протоки, по которым моча выводится из организма. Производными эпителиальных клеток являются половые клетки человека – яйцеклетки и сперматозоиды, а весь путь, который они проходят от яичников или семенников (мочеполовой тракт), покрыт специальными эпителиальными клетками, секретирующими ряд веществ, необходимых для существования яйцеклетки или сперматозоида.
Соединительная ткань, или ткани внутренней среды, представлена разнообразной по структуре и функциям группой тканей, которые располагаются внутри организма и не граничат ни с внешней средой, ни с полостями органов. Соединительная ткань защищает, изолирует и поддерживает части тела, а также выполняет транспортную функцию внутри организма (кровь). Например, ребра защищают органы грудной клетки, жир служит прекрасным изолятором, позвоночник поддерживает голову и туловище, кровь переносит питательные вещества, газы, гормоны и продукты обмена. Во всех случаях соединительная ткань характеризуется большим количеством межклеточного вещества. Выделяют следующие подтипы соединительной ткани: рыхлую, жировую, фиброзную, эластическую, лимфоидную, хрящевую, костную, а также кровь.
Рыхлая и жировая. Рыхлая соединительная ткань имеет сеть из эластичных и упругих (коллагеновых) волокон, расположенных в вязком межклеточном веществе. Эта ткань окружает все кровеносные сосуды и большинство органов, а также подстилает эпителий кожи. Рыхлая соединительная ткань, содержащая большое количество жировых клеток, называется жировой тканью; она служит местом запасания жира и источником образования воды. Некоторые части тела более, чем другие, способны накапливать жир, например под кожей или в сальнике. Рыхлая ткань содержит и другие клетки – макрофаги и фибробласты. Макрофаги фагоцитируют и переваривают микроорганизмы, разрушившиеся клетки тканей, чужеродные белки и старые клетки крови; их функцию можно назвать санитарной. Фибробласты ответственны главным образом за образование волокон в соединительной ткани.
Фиброзная и эластическая. Там, где необходим упругий, эластичный и прочный материал (например, для присоединения мышцы к кости или для того, чтобы удержать вместе две соприкасающиеся кости), мы, как правило, обнаруживаем фиброзную соединительную ткань. Из этой ткани построены сухожилия мышц и связки суставов, и представлена она почти исключительно коллагеновыми волокнами и фибробластами. Однако там, где нужен мягкий, но эластичный и крепкий материал, например в т.н. желтых связках – плотных перепонках между дугами соседних позвонков, мы обнаруживаем эластическую соединительную ткань, состоящую в основном из эластических волокон с добавлением коллагеновых волокон и фибробластов.
Лимфоидная ткань будет рассмотрена при описании системы кровообращения.
Хрящевая. Соединительная ткань с плотным межклеточным веществом представлена либо хрящом, либо костью. Хрящ обеспечивает прочную, но гибкую основу органов. Наружное ухо, нос и носовая перегородка, гортань и трахея имеют хрящевой скелет. Основная функция этих хрящей состоит в поддержании формы различных структур. Хрящевые кольца трахеи препятствуют его спадению и обеспечивают продвижение воздуха в легкие. Хрящи между позвонками делают их подвижными относительно друг друга.
Костная. Кость представляет собой соединительную ткань, межклеточное вещество которой состоит из органического материала (оссеина) и неорганических солей, главным образом фосфатов кальция и магния. В ней всегда присутствуют специализированные костные клетки – остеоциты (видоизмененные фибробласты), рассеянные в межклеточном веществе. В отличие от хряща кость пронизана большим количеством кровеносных сосудов и некоторым числом нервов. С внешней стороны она покрыта надкостницей (периостом). Надкостница является источником клеток-предшественников остеоцитов, и восстановление целости кости – одна из ее основных функций. Рост костей конечностей в длину в детском и юношеском возрасте происходит в т.н. эпифизарных (расположенных в суставных концах кости) пластинках. Эти пластинки исчезают, когда рост кости в длину прекращается. Если рост прекращается рано, образуются короткие кости карлика; если же рост продолжается дольше обычного или происходит очень быстро, получаются длинные кости гиганта. Скорость роста в эпифизарных пластинках и кости в целом контролируется гипофизарным гормоном роста.
Кровь – это соединительная ткань с жидким межклеточным веществом, плазмой, составляющей немногим более половины общего объема крови. Плазма содержит белок фибриноген, который при соприкосновении с воздухом или при повреждении кровеносного сосуда образует в присутствии кальция и факторов свертывания крови фибриновый сгусток, состоящий из нитей фибрина. Прозрачная желтоватая жидкость, остающаяся после образования сгустка, называется сывороткой. В плазме находятся различные белки (в т.ч. антитела), продукты метаболизма, питательные вещества (глюкоза, аминокислоты, жиры), газы (кислород, углекислый газ и азот), разнообразные соли и гормоны. В среднем у взрослого мужчины ок. 5 л крови.
В красных кровяных клетках (эритроцитах) содержится гемоглобин – железосодержащее соединение, имеющее высокое сродство к кислороду. Основная часть кислорода переносится зрелыми эритроцитами, которые из-за отсутствия у них ядра живут недолго – от одного до четырех месяцев. Они образуются из ядерных клеток костного мозга, а разрушаются, как правило, в селезенке. В 1 мм3 крови женщины около 4 500 000 эритроцитов, мужчины – 5 000 000. Миллиарды эритроцитов ежедневно заменяются новыми. У обитателей высокогорных районов содержание эритроцитов в крови повышено как адаптация к меньшей концентрации в атмосфере кислорода. Число эритроцитов или количество гемоглобина в крови снижено при анемии .
Белые кровяные клетки (лейкоциты) лишены гемоглобина. В 1 мм3 крови в среднем содержится примерно 7000 белых клеток, т.е. на одну белую клетку приходится около 700 красных клеток. Белые клетки разделяют на агранулоциты (лимфоциты и моноциты) и гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы). Лимфоцитам (20% всех белых клеток) принадлежит решающая роль в образовании антител и других защитных реакциях. Нейтрофилы (70%) содержат в цитоплазме ферменты, разрушающие бактерии, поэтому их скопления обнаруживаются в тех участках тела, где локализуется инфекция. Функции эозинофилов (3%), моноцитов (6%) и базофилов (1%) тоже в основном носят защитный характер. В норме эритроциты находятся только внутри кровеносных сосудов, но лейкоциты могут покидать кровяное русло и возвращаться в него. Продолжительность жизни белых клеток – от одного дня до нескольких недель.
Образование кровяных клеток (гемопоэз) – сложный процесс. Все клетки крови, а также тромбоциты происходят из стволовых клеток костного мозга.
Мышечная ткань. Мышцы обеспечивают передвижение организма в пространстве, его позу и сократительную активность внутренних органов. Способность к сокращению, в какой-то степени присущая всем клеткам, в мышечных клетках развита наиболее сильно. Выделяют три типа мышц: скелетные (поперечнополосатые, или произвольные), гладкие (висцеральные, или непроизвольные) и сердечную.
Скелетные мышцы. Клетки скелетных мышц представляют собой длинные трубчатые структуры, число ядер в них может доходить до нескольких сотен. Их основными структурными и функциональными элементами являются мышечные волокна (миофибриллы), имеющие поперечную исчерченность. Скелетные мышцы стимулируются нервами (концевыми пластинками двигательных нервов); они реагируют быстро и контролируются в основном произвольно. Например, под произвольным контролем находятся мышцы конечностей, тогда как диафрагма зависит от него лишь опосредованно.
Гладкие мышцы состоят из веретенообразных одноядерных клеток с фибриллами, лишенными поперечных полос. Эти мышцы действуют медленно и сокращаются непроизвольно. Они выстилают стенки внутренних органов (кроме сердца). Благодаря их синхронному действию пища проталкивается через пищеварительную систему, моча выводится из организма, регулируются кровоток и кровяное давление, яйцеклетка и сперма продвигаются по соответствующим каналам.
Сердечная мышца образует мышечную ткань миокарда (среднего слоя сердца) и построена из клеток, сократительные фибриллы которых имеют поперечную исчерченность. Она сокращается автоматически и непроизвольно, подобно гладким мышцам.
Нервная ткань характеризуется максимальным развитием таких свойств, как раздражимость и проводимость. Раздражимость – способность реагировать на физические (тепло, холод, свет, звук, прикосновение) и химические (вкус, запах) стимулы (раздражители). Проводимость – способность передавать возникший в результате раздражения импульс (нервный импульс). Элементом, воспринимающим раздражение и проводящим нервный импульс, является нервная клетка (нейрон). Нейрон состоит из тела клетки, содержащего ядро, и отростков – дендритов и аксона. Каждый нейрон может иметь много дендритов, но только один аксон, у которого бывает, однако, несколько ветвей. Дендриты, воспринимая стимул от разных участков мозга или с периферии, передают нервный импульс на тело нейрона. От тела клетки нервный импульс проводится по одиночному отростку – аксону – к другим нейронам или эффекторным органам. Аксон одной клетки может контактировать либо с дендритами, либо с аксоном или телами других нейронов, либо с мышечными или железистыми клетками; эти специализированные контакты называются синапсами. Аксон, отходящий от тела клетки, покрыт оболочкой, которую образуют специализированные (шванновские) клетки; покрытый оболочкой аксон называют нервным волокном. Пучки нервных волокон составляют нервы. Они покрыты общей соединительнотканной оболочкой, в которую по всей длине вкраплены эластические и неэластические волокна и фибробласты (рыхлая соединительная ткань).
В головном и спинном мозгу присутствует еще один тип специализированных клеток – клетки нейроглии. Это вспомогательные клетки, содержащиеся в мозгу в очень большом количестве. Их отростки оплетают нервные волокна и служат для них опорой, а также, по-видимому, и изоляторами. Кроме того, они имеют секреторную, трофическую и защитную функции. В отличие от нейронов клетки нейроглии способны к делению.
Скелетная система включает в себя все кости тела и связанные с ними хрящи. Место контакта между костями называется суставом или сочленением.
Кости, хрящи и их сочленения выполняют три важные функции: 1) скелет обеспечивает опору для мягких частей тела; 2) положение костей таково, что они защищают некоторые жизненно важные органы; 3) движения тела возможны только потому, что мышцы прикреплены к скелету.
В скелете человека можно выделить две части: осевой скелет и скелет конечностей. Осевой скелет, служащий опорой для тела, включает череп, позвоночник, ребра и грудину. Скелет конечностей – это кости плечевого пояса и верхних конечностей, таза и нижних конечностей.
Череп состоит из лицевого и мозгового отделов. Лицевой скелет образует остов начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем и является местом прикрепления жевательных и мимических мышц. Кости мозгового отдела окружают и защищают мозг и связанные с ним структуры, к ним прикреплены жевательные мышцы и мышцы, двигающие кожу черепа. Череп имеет ряд отверстий для нервов и кровеносных сосудов. В некоторых его костях есть полости (пазухи), открывающиеся в носовую полость.
Позвоночник состоит из 32–34 позвонков, расположенных друг над другом; он окружает и защищает спинной мозг. Спинномозговые нервы отходят от спинного мозга и проходят через межпозвоночные отверстия. Движения шеи и корпуса выполняют мышцы, прикрепленные к позвонкам. Большинство движений связано с шейным и поясничным отделами – здесь самые подвижные межпозвоночные суставы. Таз сформирован крестцом (пять сросшихся позвонков) и двумя тазовыми костями, известными как безымянные, каждая из которых образована сросшимися лобковой, седалищной и подвздошной костями. Некоторые особенности строением таза человека связаны с переходом к прямохождению.
С грудными позвонками сочленяются ребра, которые вместе с реберными хрящами и грудиной образуют грудную клетку, защищающую сердце, легкие и другие органы грудной полости. К ребрам прикреплены дыхательные мышцы, обеспечивающие попеременное увеличение и уменьшение объема грудной клетки. Кости конечностей тоже служат для прикрепления мышц.
Человек имеет две уникальные особенности: способность привычно поддерживать вертикальное положение тела и хватательную способность руки в результате противопоставления большого пальца остальной части кисти. Особенности строения костей имеют большое значение для осуществления этих способностей. Часть костей человека содержит центральную полость, заполненную красным и желтым костным мозгом.
Строение суставов довольно разнообразно, однако можно выделить два их основных типа: 1) неподвижные суставы – синартрозы и 2) подвижные суставы – диартрозы. Неподвижно соединены, например, кости черепа. Большинство суставов подвижно . Суставные капсулы вокруг них образуют полость, заполненную синовиальной жидкостью, действующей как смазка и обеспечивающей минимальное трение сочленяющихся костей. Суставные поверхности костей покрыты тонким гладким хрящом. Капсула укреплена жесткими связками. Порванные связки причиняют много неприятностей, так как плохо восстанавливаются.
Произвольные, или скелетные, мышцы – анатомические структуры произвольного движения. Свою функцию они осуществляют через сокращение. На них приходится около двух пятых веса человека.
Каждая мышца состоит из множества расположенных параллельно друг другу мышечных волокон, одетых оболочкой из рыхлой соединительной ткани, и имеет три части: тело – брюшко, начальный отдел – головку и противоположный конец – хвост. Головка прикреплена к кости, которая при сокращении остается неподвижной, а хвост – к кости, совершающей движение; однако есть мышцы, у которых головка и хвост не различаются. Мышечные клетки не контактируют непосредственно с костью. У мышц на обоих концах имеются сухожилия, посредством которых они прикрепляются к костям. Сухожилия образованы плотной волокнистой соединительной тканью, которая срастается с надкостницей. Сухожилия способны выдерживать большую нагрузку при растяжении. Поврежденное сухожилие, как и связка, плохо восстанавливается в отличие от быстро заживающей кости.
Бесчисленное количество нервных окончаний в мышцах, сухожилиях, костях и суставах непрерывно посылает импульсы в центральную нервную систему. Эти импульсы обрабатываются в головном и спинном мозгу, и ответные импульсы посылаются в мышцы. Импульсы, которые возникают в ответ на изменения в самом организме, называются проприоцептивными; их основная задача – координация работы мышц.
В тех частях тела, где возможно трение, имеются синовиальные сумки (бурсы). Они выстланы синовиальными мембранами и содержат синовиальную жидкость. Сумки располагаются между кожей и костью, сухожилием и костью, мышцами и костями, мышцами и мышцами, связками и костями. Их воспаление называется бурситом.
Кожа и такие сопутствующие ей структуры, как волосы, потовые железы, ногти, образуют наружный слой тела, называемый покровной системой. Кожа состоит из двух слоев: поверхностного (эпидермиса) и глубокого (дермы). Эпидермис образован из многих слоев эпителия. Дерма представляет собой соединительную ткань под эпидермисом.
Кожа выполняет четыре важные функции: 1) защиту тела от внешних повреждений; 2) восприятие раздражений (сенсорных стимулов) из окружающей среды; 3) выделение продуктов метаболизма; 4) участие в регуляции температуры тела.
Защитная функция кожи осуществляется несколькими способами. Наружный слой эпидермиса, состоящий из отмерших клеток, противостоит снашиванию. В случае сильного трения эпидермис утолщается и образует мозоли. Веки защищают роговицу глаза. Брови и ресницы препятствуют попаданию инородных тел на роговицу. Ногти защищают кончики пальцев рук и ног. Выделения различных кожных желез предотвращают высыхание кожи (серные железы наружного уха, сальные железы волосистой части головы, слезные железы глаз, подмышечные и паховые потовые железы). Волосы тоже в какой-то степени выполняют защитную функцию.
Специализированные нервные окончания в коже воспринимают прикосновение, тепло и холод и передают соответствующие стимулы периферийным нервам. Глаз и ухо в некотором смысле могут рассматриваться как специализированные кожные образования, служащие для восприятия света и звука.
Выделение продуктов метаболизма, таких, как соли и вода, – функция потовых желез, рассеянных по всему телу; особенно их много на ладонях рук и подошвах ног, подмышками и в паху.
Участие кожи в регуляции температуры тела определяется следующим. Во-первых, она излучает тепло; при этом потери тепла частично зависят от объема кровотока в капиллярной сети. Во-вторых, выделение пота способствует потере тепла через испарение. С другой стороны, подкожный жир сохраняет тепло.
Молочные железы представляют собой специализированные кожные железы, выделяющие молоко под действием определенных гормонов .
Нервная система является объединяющей и координирующей системой организма. Она включает головной и спинной мозг, нервы и связанные с ними структуры, например мозговые оболочки (слои соединительной ткани вокруг головного и спинного мозга). Анатомически различают центральную нервную систему, состоящую из головного и спинного мозга, и периферическую нервную систему, состоящую из нервов и ганглиев (нервных узлов).
Функционально нервную систему можно разделить на два отдела: цереброспинальный (произвольный, или соматический) и вегетативный (непроизвольный, или автономный). Цереброспинальная система ответственна за восприятие стимулов извне и от внутренних частей тела (произвольных мышц, костей, суставов и т.д.) с последующей интеграцией этих стимулов в центральной нервной системе, а также за стимуляцию произвольных мышц. Вегетативная нервная система состоит из симпатической и парасимпатической систем, которые воспринимают стимулы от внутренних органов, кровеносных сосудов и желез, передают эти стимулы в центральную нервную систему и стимулируют работу гладких мышц, сердечной мышцы и желез.
В целом, произвольные и быстрые действия (бег, речь, жевательные движения, письмо) контролируются цереброспинальной системой, в то время как непроизвольные и медленные действия (продвижение пищи через пищеварительный тракт, секреторная деятельность желез, выведение мочи из почек, сокращение кровеносных сосудов) находятся под контролем вегетативной нервной системы. Несмотря на вполне определенное функциональное разделение, обе системы в значительной степени связаны.
С помощью цереброспинальной системы мы ощущаем боль, температурные изменения (тепло и холод), прикосновение, воспринимаем вес и размеры предметов, осязаем структуру и форму, положении частей тела в пространстве, чувствуем вибрацию, вкус, запах, свет и звук. В каждом случае стимуляция чувствительных окончаний соответствующих нервов вызывает поток импульсов, которые передаются отдельными нервными волокнами от места воздействия стимула в соответствующий отдел головного мозга, где они интерпретируются. При формировании любого из ощущений импульсы распространяются по нескольким, разделенным синапсами, нейронам, пока не достигнут осознающих центров в коре головного мозга.
В центральной нервной системе полученная информация передается нейронами; образуемые ими проводящие пути называются трактами. Все ощущения, кроме зрительных и слуховых, интерпретируются в противоположной половине головного мозга. Например, прикосновение правой руки проецируется в левое полушарие мозга. Звуковые ощущения, идущие с каждой стороны, поступают в оба полушария. Зрительно воспринимаемые объекты тоже проецируются в обе половины мозга.
Часть центральной нервной системы, называемая спинным мозгом, – это продольно ориентированный толстый пучок нервов. Они передают импульсы в головной мозг и опосредуют целый ряд рефлекторных действий. Сам головной мозг разделен на большие полушария (большой мозг) и стволовую часть. Нервная ткань двух полушарий образует глубокие и мелкие борозды и извилины, покрытые тонким слоем серого вещества – корой. Большинство центров умственной деятельности и высших ассоциативных функций сосредоточены именно в коре головного мозга. Мозговой ствол состоит из продолговатого мозга, моста (варолиева моста), среднего мозга, мозжечка и зрительного бугра – таламуса. Продолговатый мозг в своей нижней части является продолжением спинного мозга, а его верхняя часть примыкает к мосту. Он содержит жизненно важные центры регуляции сердечной, дыхательной и сосудодвигательной деятельности. Мост, который соединяет два полушария мозжечка, расположен между продолговатым и средним мозгом; через него проходят многие двигательные нервы и начинаются или заканчиваются несколько черепно-мозговых нервов. Расположенный над мостом средний мозг содержит рефлекторные центры зрения и слуха. Мозжечок, состоящий из двух крупных полушарий, координирует мышечную деятельность. Таламус, верхняя часть мозгового ствола, передает все сенсорные импульсы в кору мозга; его нижний отдел – гипоталамус – регулирует деятельность внутренних органов, осуществляя контроль за активностью вегетативной нервной системы и секрецией гормонов гипофиза.
Интеграция осознанных ощущений и подсознательных импульсов в головном мозгу – сложный процесс. Нервные клетки организованы таким образом, что возможны миллиарды вариантов их объединения в цепи. Этим объясняется способность человека осознавать множество стимулов, интерпретировать их в свете предыдущего опыта, предсказывать их появление, вызывать в воображении и даже искажать стимулы.
В головном мозге есть несколько систем, контролирующих двигательную активность. Все они начинаются на одной стороне мозга и переходят на противоположную. Так называемая пирамидная система контролирует тонкие мышечные движения, например движения фаланг пальцев. Другие части головного мозга, т.н. базальные ганглии, играют значительную роль в автоматической двигательной деятельности (например, размахивании руками при ходьбе).
Центральная нервная система окружена тремя мозговыми оболочками соединительнотканного происхождения. Между двумя из них находится спинномозговая (цереброспинальная) жидкость, продуцируемая специализированными кровеносными сосудами головного мозга.
Анатомически сердечно-сосудистая система состоит из сердца, артерий, капилляров, вен и органов лимфатической системы. Сердечно-сосудистая система выполняет три основные функции: 1) транспортировку питательных веществ, газов, гормонов и продуктов метаболизма к клеткам и из клеток; 2) защиту от вторгающихся микроорганизмов и чужеродных клеток; 3) регуляцию температуры тела. Эти функции непосредственно выполняются жидкостями, циркулирующими в системе, – кровью и лимфой. Лимфа – прозрачная, водянистая жидкость, содержащая белые клетки крови и находящаяся в лимфатических сосудах.
С функциональной точки зрения сердечно-сосудистая система образована двумя родственными структурами: системой кровообращения и лимфатической системой. Первая состоит из сердца, артерий, капилляров и вен, которые обеспечивают замкнутый круговорот крови. Лимфатическая система состоит из сети капилляров, узлов и протоков, впадающих в венозную систему.
Сердце – мышечный орган, окруженный околосердечной сумкой (перикардом), содержащей перикардиальную жидкость. Эта сумка позволяет сердцу свободно сокращаться и расширяться. Сердце состоит из нескольких структур: стенок, перегородок, клапанов, проводящей системы и системы кровоснабжения. Стенки и перегородки составляют мышечную основу четырех камер сердца. Мышцы камер расположены по спирали, так что при их сокращении кровь буквально выбрасывается из сердца. Притекающая венозная кровь поступает в правое предсердие, проходит через трехстворчатый клапан в правый желудочек, откуда попадает в легочную артерию, пройдя через ее полулунные клапаны, и далее в легкие. Таким образом, правая часть сердца получает кровь от тела и прокачивает ее в легкие. Кровь, возвращающаяся из легких, поступает в левое предсердие, проходит через двустворчатый, или митральный, клапан и попадает в левый желудочек, из которого проталкивается в аорту, прижимая к ее стенке аортальные полулунные клапаны. Таким образом, левая часть сердца получает насыщенную кислородом кровь из легких и прокачивает ее в тело. Клапаны представляют собой соединительнотканные складки, которые допускают ток крови только в одном направлении. В случае дефекта (порока) клапанов, ведущего к их неполному смыканию, возникает обратный ток (регургитация) некоторого количества крови через поврежденный клапан при каждом мышечном сокращении. Сердце имеет строго определенную последовательность сокращения (систолы) и расслабления (диастолы), называемую сердечным циклом. Поскольку длительность систолы и диастолы одинакова, половину времени сердце находится в расслабленном состоянии. Сердечная деятельность регулируется тремя факторами: 1) сердцу присуща способность к спонтанным ритмическим сокращениям (т.н. автоматизм); 2) частота сердечных сокращений определяется главным образом иннервирующей сердце вегетативной нервной системой; 3) гармоничное сокращение предсердий и желудочков координируется проводящей системой, расположенной в стенках сердца. Сердце имеет и собственное кровоснабжение; особые ветви аорты – коронарные артерии – снабжают его насыщенной кислородом кровью.
Стенки аорты и других крупных артерий помимо гладкомышечных клеток имеют большое количество эластических волокон. Эластичность и растяжимость позволяет им противостоять мощному давлению пульсирующей крови, однако с возрастом эластичность стенок уменьшается. Артерии меньшего диаметра называются мышечными, еще более мелкие – артериолами. Гладкая мускулатура стенок мышечных артерий и артериол регулирует просвет этих сосудов и таким способом влияет на количество крови, достигающее какого-либо органа. В норме имеющейся крови недостаточно для заполнения сосудистой системы, если она расширена полностью, и потому регуляция тонуса (степени сокращения) гладких мышц небольших артерий жизненно важна для организма. Этот контроль нарушается при шоке (состоянии острой недостаточности периферического кровообращения). Капилляры – тонкостенные трубки, в которых функция системы кровообращения представлена наиболее ярко. Питательные вещества, газы, продукты метаболизма, гормоны, белые кровяные клетки и вода могут покидать кровяное русло и возвращаться в него только через проницаемые стенки капилляров. Из капилляров кровь поступает в венулы и вены и возвращается в сердце. Вены, по которым кровь течет против силы тяжести, например вены голени, имеют клапаны для предотвращения обратного тока крови.
Лимфатическая система возвращает в кровеносную систему тканевые жидкости, не просочившиеся в капилляры. Если отток этих жидкостей нарушается, возникает отек. Тканевые жидкости попадают в лимфатические капилляры, затем лимфа по протокам проходит лимфатические узлы и по большим лимфатическим сосудам впадает в подключичную вену. Ток лимфы направлен только в сторону сердца; клапаны сосудов и протоков не позволяют ей течь вспять. Лимфатические узлы представляют собой овальные тела, рассеянные по всей системе. Здесь отфильтровываются и разрушаются бактерии и другие инородные тела, а также происходит созревание лимфоцитов. Вся лимфа проходит через лимфатические узлы, прежде чем включится в кровоток. Многие инфекционные процессы сопровождаются опуханием и затвердением лимфатических узлов. При некоторых формах рака злокачественные клетки распространяются в организме по лимфатической системе, давая начало новым опухолям (метастазам).
Слева от желудка расположена селезенка, которая связана с лимфатической системой. Макрофаги селезенки поглощают бактерии и инородные тела. В ней происходят разрушение эритроцитов, созревание лимфоцитов, образование антител; она же – депо эритроцитов. Эндотелиальные и ретикулярные клетки лимфатических желез, селезенки, печени и костного мозга образуют т.н. ретикулоэндотелиальную систему. Ее основные функции – образование клеток крови, желчи и желчных пигментов, участие в иммунитете, обмене железа и фагоцитозе отживших кровяных клеток и инородных частиц различного происхождения.
Дыхательная система объединяет органы, образующие воздухоносные, или дыхательные, пути (полость носа, носоглотку, гортань, трахею, бронхи), и легкие, в которых происходит газообмен, т.е. поглощение кислорода и удаление углекислого газа.
Полость носа. Носовая полость выстлана влажной слизистой оболочкой, содержащей клетки, снабженные ресничками, и железистые клетки, выделяющие слизь. Эти выделения увлажняют слизистую оболочку, а вместе с ней и вдыхаемый воздух, и задерживают пылевые частицы, удаляемые затем движением ресничек (направленным в сторону горла). Слизистая носовой полости очень богата кровеносными сосудами, что способствует согреванию вдыхаемого воздуха. В верхней носовой раковине слизистая покрыта особым обонятельным эпителием, содержащим рецепторные (обонятельные) клетки. В носоглотку открывается слуховая (евстахиева) труба, которая соединяет полость среднего уха с носовой. В верхней части горла находятся миндалины, являющиеся лимфатическим органом. Если они увеличены, дыхание через нос затруднено.
Гортань построена из парных и непарных хрящей, подвижно сочлененных между собой связками и соединительнотканными мембранами. Сверху и спереди вход в гортань прикрывает надгортанник (эластичный хрящ), он перекрывает вход в гортань в момент проглатывания пищи. Между голосовыми отростками двух хрящей натянуты парные голосовые связки. От их длины и степени натяжения зависит высота голоса. Звук формируется на выдохе, в его образовании помимо голосовых связок принимают участие в качестве резонаторов полость носа и рот.
На уровне последних шейных позвонков гортань переходит в трахею (дыхательное горло). Гортань, трахея, бронхи и бронхиолы выполняют воздухопроводящую функцию. Все эти трубчатые структуры выстланы слизистой оболочкой, содержащей реснитчатый эпителий; движения ресничек продвигают выделяемую слизь в направлении от легких. Сжатие и расширение бронхиол, ритмичная последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений контролируются нервной системой.
Легкие. Трахея в грудной полости делится на два бронха: правый и левый, каждый из которых, многократно разветвляясь, образует т.н. бронхиальное дерево. Мельчайшие бронхи – бронхиолы – заканчиваются слепыми мешочками, состоящими из микроскопических пузырьков – легочных альвеол. Совокупность альвеол и образует ткань легких, где осуществляется активный газообмен между кровью и воздухом. При выдохе через легкие выводится значительное количество воды в виде пара. Сами по себе легкие – пассивные структуры. Во время вдоха воздух засасывается в них за счет увеличения объема грудной клетки при сокращении наружных межреберных мышц и диафрагмы. В этом случае давление внутри легких становится меньше атмосферного, и воздух устремляется в легкие. Уменьшение объема грудной клетки за счет расслабления указанных выше дыхательных мышц и – при напряженном дыхании –сокращения внутренних межреберных мышц обеспечивает выдох. Легкие окружены особой оболочкой – плеврой.
Пищеварительная система, или пищеварительный тракт, представляет собой трубку, тянущуюся от рта до заднего прохода. Рот, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, прямая кишка – все это органы пищеварительной системы. Желудочно-кишечным трактом называют часть этой системы, состоящую из желудка и кишечника. Вспомогательными органами служат зубы, язык, слюнные железы, поджелудочная железа, печень, желчный пузырь и червеобразный отросток слепой кишки (аппендикс).
Функции пищеварительной системы – заглатывание пищи (твердой и жидкой), ее механическое измельчение и химическое изменение, всасывание полезных продуктов пищеварения и выделение бесполезного остатка.
Рот служит для нескольких целей. Зубы измельчают пищу, язык ее перемешивает и воспринимает ее вкус. Выделяемая слюна смачивает пищу и в какой-то мере начинает переваривание крахмала. Глотание представляет собой сложный акт, требующий координированного действия многих мышц. Пища проталкивается в глотку, проходит в пищевод и под действием волнообразных сокращений мышц пищевода попадает в желудок.
Желудок – мешковидное расширение пищеварительного тракта, где проглоченная пища накапливается и начинается процесс ее переваривания. Она перемешивается благодаря волнообразным сокращениям мышц желудочной стенки и одновременно подвергается действию желудочного сока, выделяемого железами стенки. Психические стимулы и присутствие пищи стимулируют выделение ок. 1 л желудочного сока в сутки. В среднем пища остается в желудке от трех до шести часов, пока не переместится в двенадцатиперстную кишку. Частично переваренная пища называется химусом.
Тонкий и толстый кишечник и вспомогательные органы. Двенадцатиперстная кишка секретирует кишечный сок; кроме того, в нее поступают секреты поджелудочной железы (панкреатический сок) и печени (желчь), необходимые для пищеварения. Содержимое желудка имеет кислую реакцию, тонкого кишечника – щелочную. Когда кислое содержимое желудка попадает в щелочную среду кишечника, определенные клетки в стенке кишечника секретируют в кровь гормоны, стимулирующие секрецию поджелудочной железы, а также выброс желчи из желчного пузыря в двенадцатиперстную кишку.
Поджелудочная железа и желчный пузырь. Сок поджелудочной железы содержит несколько проферментов. При активации они превращаются соответственно в трипсин и химотрипсин (переваривают белки), амилазу (расщепляет углеводы) и липазу (расщепляет жиры). В желчном пузыре накапливается вырабатываемая печенью желчь, которая поступает в тонкий кишечник и способствует пищеварению, эмульгируя жиры и тем самым подготавливая их к перевариванию липазой.
Печень. Кроме секреции желчи печень имеет множество других функций, совершенно необходимых для жизнедеятельности организма.
Тонкий и толстый кишечник. Благодаря сокращениям гладких мышц стенок кишечника химус проходит через три отдела тонкого кишечника (двенадцатиперстную кишку, тощую кишку и подвздошную кишку). Волна сокращения, проталкивающая пищу, – перистальтическая волна – активируется парасимпатической нервной системой. Клетки выстилки кишечника секретируют различные ферменты, которые завершают расщепление частично непереваренных продуктов. После того как разные вещества переварились на растворимые небольшие фрагменты, они всасываются клетками слизистой оболочки, главным образом в тонком кишечнике. Аминокислоты, глюкоза, витамины и другие вещества, проникнув в кровь, прежде поступают в печень и уже из нее – в общий кровоток. Продукты переваривания жиров (глицерин и жирные кислоты) всасываются и в клетках слизистой вновь превращаются в нейтральные жиры; новообразованные жиры (в виде т.н. хиломикронов) выходят в межклеточное пространство, откуда попадают в лимфу и – по лимфатическим протокам – в кровь. Алкоголь и некоторые другие наркотики всасываются в желудке; вода – в основном в толстом кишечнике.
В местах соединения желудка с тонким кишечником и тонкого кишечника с толстым находятся круговые мышцы – сфинктеры. Когда они расслаблены, пища может переходить из одной структуры в другую. Миновав сфинктер между тонким и толстым кишечником, содержимое кишечника последовательно проходит восходящую ободочную кишку, поперечную ободочную кишку, нисходящую ободочную кишку, сигмовидную кишку, прямую кишку и выводится через заднепроходное отверстие. Кал формируется и накапливается в нижнем конце толстой кишки. Акт дефекации осуществляется согласованным действием мышц этого отдела.
В организме имеется четыре органа для выведения конечных продуктов обмена. Кожа выделяет воду и минеральные соли, легкие удаляют углекислый газ и воду, из кишечника выбрасываются непереваренные остатки, а почки – выделительный орган мочевой системы – удаляют в растворенном виде конечные продукты белкового обмена (азотистые шлаки), токсины, минеральные соли и воду. Почки имеют еще одну жизненно важную функцию: она регулирует состав плазмы крови путем сохранения или выделения воды, сахара, солей и других веществ. Если состав крови выходит за определенные, довольно узкие пределы, может последовать необратимое повреждение отдельных тканей и даже гибель организма.
Мочевыделительная система состоит из двух почек, мочеточников (по одному от каждой почки), мочевого пузыря и мочеиспускательного канала. Почки расположены в поясничной области, книзу от уровня самого нижнего ребра. В каждой почке имеется от одного до четырех миллионов почечных канальцев, расположенных упорядоченным, но очень сложным образом. В начале каждого канальца находится т.н. мальпигиево тельце – расширенный участок канальца (капсула) с клубочком кровеносных капилляров. У почек очень богатое кровоснабжение. Почечные канальцы выстланы несколькими типами эпителиальных клеток. Высокое давление в капиллярах мальпигиевых телец обеспечивает профильтровывание таких низкомолекулярных веществ, как вода, мочевая кислота, мочевина, некоторые соли. Каждый день через мальпигиевы тельца в канальцы отфильтровывается ок. 140 л воды. Практически вся эта вода подвергается обратному всасыванию (реабсорбции) в канальцах. Различные сегменты канальцев выделяют одни вещества в просвет канальцев и абсорбируют другие, например воду и глюкозу, возвращая их в кровяное русло. Пройдя по канальцам, моча попадает в воронкообразную почечную лоханку и далее в мочеточник. Движение мочи по мочеточнику в мочевой пузырь обеспечивается сокращением гладких мышц стенок мочеточника. Мочевой пузырь представляет собой эластичный мешок со стенками, содержащими гладкие мышцы; он служит для накопления и выведения мочи. В стенках мочеиспускательного канала, там, где он отходит от мочевого пузыря, есть мышцы, окружающие просвет канала. Эти мышцы (сфинктеры) функционально связаны с мускулатурой мочевого пузыря. Мочеиспускание осуществляется за счет непроизвольных сокращений мышц мочевого пузыря и расслабления сфинктеров. Ближайший к мочевому пузырю сфинктер не контролируется волевым усилием, а второй контролируется. У женщин через мочеиспускательный канал выводится только моча, у мужчин – моча и сперма.
Половая система образована органами, ответственными за воспроизводство вида. Основная функция мужских половых органов – образование и доставка сперматозоидов (мужских половых клеток) женщине. Основная функция женских органов – формирование яйцеклетки (женской половой клетки), обеспечение пути для оплодотворения, а также места (матки) для развития оплодотворенного яйца.
Мужская половая система состоит из: 1) яичек (семенников), парных желез, производящих сперматозоиды и мужские половые гормоны; 2) протоков для прохода спермы; 3) нескольких дополнительных желез, продуцирующих семенную жидкость, и 4) структур для выброса спермы из тела.
Яички имеют овальную форму и расположены в мошонке. Пониженная температура в мошонке (по сравнению с температурой в брюшной полости) имеет существенное значение для развития сперматозоидов. Каждое яичко состоит из множества семенных канальцев, эпителиальные клетки которых продуцируют зрелые сперматозоиды. Здесь же вырабатывается и часть семенной жидкости. Между канальцами находится соединительная ткань, интерстициальные клетки которой секретируют половые гормоны, ответственные за развитие вторичных мужских половых признаков. До периода полового созревания, пока яички не функционируют, голос сохраняет детскую высоту звучания, лицо, грудь и конечности не покрыты волосами, грудная клетка еще не развита по мужскому типу и могут наблюдаться значительные жировые отложения.
Сперма (т.е. сперматозоиды в семенной жидкости) после выхода из яичка проходит через прямые канальцы, сеть яичка, выносящий каналец и придаток яичка (эпидидимис), который дополнительно секретирует семенную жидкость. Выходя за пределы мошонки, сперма продвигается по семявыносящему протоку, который объединяется с протоком одного из семенных пузырьков (парная железа, секретирующая семенную жидкость) и образует семявыбрасывающий проток, проходящий через предстательную железу и впадающий в мочеиспускательный канал. Семявыбрасывающие протоки парные. Предстательная железа (простата) полностью окружает семявыбрасывающий проток и часть мочеиспускательного канала сразу за мочевым пузырем. Эта железа, секретирующая семенную жидкость, при некоторых заболевания, а также в пожилом возрасте может увеличиться, сдавливать мочеиспускательный канал и тем самым затруднять мочеиспускание. Мочеиспускательный канал проходит через половой член, по нему выводятся моча и сперма.
Эрекция полового члена (пениса) обусловлена изменениями кровотока и контролируется вегетативной нервной системой. При возбуждении кровь наполняет большие пещеристые тела полового члена, при этом приток крови превосходит его отток. При обратной ситуации пенис становится мягким. Эякуляция, т.е. выброс семени, – результат внезапного сокращения мышц под влиянием нервной стимуляции. В среднем один эякулят содержит 200–300 млн. сперматозоидов. Если их меньше 50 млн. на эякулят, оплодотворение не происходит.
Женская половая система состоит из яичников, маточных труб (яйцеводов, или фаллопиевых труб), матки, влагалища и наружных половых органов. Две молочные железы также органы этой системы.
В яичниках формируется яйцеклетка и вырабатываются женские половые гормоны.
После выхода из яичника яйцеклетка попадает в маточную трубу, где и происходит оплодотворение. Сперматозоиды, оказавшись в полости влагалища, проходят через матку в маточные трубы. Яйцеклетка, оплодотворена она или нет, попадает в матку благодаря сокращениям мышц стенки маточных труб.
Матка имеет грушевидную форму и предназначена для развития оплодотворенной яйцеклетки. Она состоит из трех слоев: 1) внешнего, соединительнотканного слоя (периметрия), контактирующего с полостью брюшины; 2) среднего (миометрия), построенного из гладких мышц; 3) внутреннего (эндометрия), состоящего из соединительной и эпителиальной железистой тканей. Эндометрий – наиболее важный слой, так как именно в него имплантируется оплодотворенная яйцеклетка. Под влиянием гормонов яичников, продукция которых меняется на протяжении менструального цикла, эндометрий подвергается циклическим изменениям.
Нижний отдел матки называется шейкой. Она переходит во влагалище – трубку, соединяющую матку с наружными половыми органами (гениталиями). Через влагалище поступает семя, вытекает менструальная кровь, рождается ребенок и выходит послед. Наружные женские половые органы, включая лобок, большие и малые половые губы, клитор, преддверие и отверстие влагалища, объединяют термином «вульва».
Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции, не имеющих выводных протоков. Они производят химические вещества, называемые гормонами, которые поступают непосредственно в кровь и оказывают регуляторное действие на отдаленные от соответствующих желез органы. К эндокринным железам относятся: гипофиз, щитовидная железа, паращитовидные железы, надпочечники, мужские и женские половые железы, поджелудочная железа, выстилка двенадцатиперстной кишки, вилочковая железа (тимус) и шишковидная железа (эпифиз).