Организм - целостная, саморегулирующаяся, самовоспроизводящаяся система, состоящая из клеток, тканей, органов и систем органов.
В основе жизнедеятельности организма лежит обмен веществ, включающий два взаимосвязанных процесса: синтез органических веществ (ассимиляция) и их расщепление и окисление (диссимиляция). Как целостная система организм обладает свойствами живого: наследственностью и изменчивостью, ростом, развитием и размножением, раздражимостью, целостностью, дискретностью и др. Целостность организма обеспечивается:
+ структурным объединением всех его частей (клеток, тканей, органов);
+ регуляторным действием нервной системы (с помощью нервных импульсов);
+ гуморальной регуляцией (с помощью циркулирующих в жидкостях внутренней среды организма биологически активных веществ, которые вырабатывают в процессе своей жизнедеятельности клетки, ткани, органы, железы внутренней секреции).
Упорядоченное и эффективное функционирование сложного многоклеточного организма человека обеспечивается согласованной работой двух систем — нервной и эндокринной.
Организм состоит из клеток. На уровне клетки происходят важнейшие процессы: обмен веществ, рост, размножение. Основные компоненты клетки: клеточная оболочка, ядро, цитоплазма с органоидами и включениями. Кроме отдельных клеток имеются и производные клеток: + симпласт - крупные образования, состоящие из цитоплазмы с множеством ядер (мышечные волокна);
+ синтиций - структура, характеризующаяся тем, что после деления дочерние клетки остаются связанными друг с другом посредством цитоплазматических мостиков (перемычек);
+ межклеточное вещество - продукт жизнедеятельности отдельных клеток.
Ткань - совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, сходное строение и выполняющих одинаковые функции.
Общие принципы строения тканей:
+ содержат специализированные клетки (выполняют главные функции ткани); созревающие клетки данной ткани на разных стадиях дифференцировки; камбиальные клетки (малодифференцированные), обеспечивающие обновление (регенерацию); мигрирующие клетки (лейкоциты), вышедшие из кровеносного русла в ткань;
+ имеют механическую опору (базальные мембраны, межклеточный матрикс);
+ характеризуются постоянным расположением, определенной клеточной массой и конфигурацией;
+ имеют определенные источники кровоснабжения (кроме эпителия и хряща) и иннервации в зависимости от особенностей функции.
Существуют 4 типа тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.
Эпителиальная ткань (эпителий) развивается из эктодермы, энтодермы и мезодермы.
Классификация эпителиальных тканей:
+ покровный эпителий:
• однослойный (плоский, кубический, цилиндрический);
• многослойный (плоский неороговевающий, плоский ороговевающий, кубический, цилиндрический, переходный);
+ железистый эпителий:
• экзокринные железы, или железы внешней секреции (одноклеточные, многоклеточные);
• эндокринные железы, или железы внутренней секреции (одноклеточные, многоклеточные).
+ атипический эпителий (отдельные клетки чередуются с элементами соединительной ткани и не образуют сплошного пласта).
Особенности морфологии эпителиальной ткани: клетки плотно прилегают друг к другу, образуя сплошной пласт (межклеточного вещества практически нет) и связаны друг с другом; клетки всегда располагаются на слое соединительной ткани; покровный эпителий не содержит кровеносных и лимфатических сосудов; питание осуществляется диффузно через базальную мембрану со стороны прилежащей соединительной ткани. Базальная мембрана придает эпителию эластичность и обеспечивает диффузию веществ.
Плоский эпителий образует поверхностный слой кожи и выстилку ротовой полости, пищевода, мочевого пузыря. Кубический эпителий выстилает почечные канальцы. Клетки цилиндрического (столбчатого) эпителия выстилают желудок и кишечник. Столбчатые клетки имеют на своей поверхности цитоплазматические выросты (реснички), ритмическое сокращение которых продвигает находящиеся у поверхности клеток частички в одном направлении. Ресничный эпителий выстилает большую часть дыхательных путей. Чувствительный (сенсорный) эпителий состоит из клеток, которые воспринимают внешние раздражения. Так, в носовой полости имеются клетки, которые воспринимают запахи. Клетки железистого эпителия вырабатывают секреты (молоко, ушную серу, пот, пищеварительные ферменты).
Эпителиальная ткань обладает высокой способностью к восстановлению.
Функции эпителиальной ткани:
+ защитная (защита нижележащих структур от механических повреждений, инфекции, потери тепла и влаги);
+ участие в обмене веществ (всасывание, выделение, газообмен);
+ секреторная (экзокринные железы имеют выводные протоки и выделяют секрет во внешнюю среду - на поверхность кожи, слизистой оболочки в пищеварительном канале, дыхательных и мочевых путей и т. д.; эндокринные железы выводных протоков не имеют, вырабатываемый секрет - биологически активные вещества (гормоны) поступают непосредственно в кровь или лимфу).
Соединительная ткань, за исключением нейроглии, развивается из мезодермы. Она образует скелет, подкожную жировую клетчатку, собственно кожу (дерму), кровь, лимфу, входит в состав всех внутренних органов.
Классификация соединительных тканей:
+ жидкая:
• кровь и лимфа;
+ рыхлая:
• волокнистая;
• жировая;
+плотная волокнистая:
• дерма кожи;
• сухожилия, связки;
• хрящи;
+ костная:
• компактная;
• губчатая;
• дентин.
Кроме перечисленных существуют соединительные ткани со специальными свойствами (ретикулярная, пигментная, студенистая).
Особенности морфологии соединительной ткани: клетки расположены рыхло; хорошо выражено межклеточное вещество, состоящее из волокон и основного вещества. Основное (аморфное) вещество - коллоидная система, содержащая жидкостный компонент для транспорта метаболитов между клетками и кровью, гликоген, гликопротеины, липиды, альбумины, глобулины, соли натрия и калия. Волокна межклеточного вещества могут быть коллагеновые и эластические. Они расположены беспорядочно, параллельно друг другу (в сухожилиях) или крест накрест (в фасциях). Фибриллярный белок коллаген отличается высокой прочностью и после гидратации превращается в желатин. Эластические волокна более тонкие, содержат белок эластин.
Все типы соединительной ткани (кроме жировой) характеризуются преобладанием межклеточного вещества над клетками. Соединительная ткань так же, как и эпителиальная, обладает очень высокой способностью к восстановлению.
Функции соединительной ткани:
+ трофическая (питательная);
+ защитная (фагоцитоз и выработка иммунитета);
+ механическая (опорная);
+ образование стромы, паренхиматозных органов;
+ кроветворная (красный костный мозг);
+ восстановительная (регенерация).
Мышечная ткань развивается из мезодермы. Она обладает следующими свойствами:
+ возбудимостью (способностью отвечать на раздражение);
+ сократимостью (способностью волокон укорачиваться и удлиняться);
+ проводимостью (способностью проводить возбуждение).
Данные свойства не только основываются на функциональных особенностях мышц, но и объясняются их строением.
Классификация мышечных тканей:
+ по гистологическому признаку:
• неисчерченная (гладкая мышечная ткань);
• исчерченная (поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань);
+ по физиологическому признаку:
• непроизвольная (гладкая мышечная ткань, сердечная мышечная ткань);
• произвольная (поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань).
Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок сосудов и полых внутренних органов.
Особенности морфологии и физиологии гладкой мышечной ткани. Состоит из мелких (от 20 мкм до 1 мм длиной) веретеновидных клеток (миоцитов) с одним ядром и тонкими, по всей длине клетки, миофибриллами. Сокращается непроизвольно, медленно (время сокращения 3-180 с), с небольшой силой, способна к длительному тоническому сокращению, медленно утомляется. Для этой ткани характерна небольшая потребность в энергии и кислороде. Иннервируется вегетативной нервной системой. Клетки способны гипертрофироваться (внутриклеточная регенерация).
Поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань образует скелетную мускулатуру, мышцы рта, языка, глотки, верхней части пищевода, гортани, мимические и диафрагму. На долю этой мышечной ткани приходится примерно 40% массы тела.
Особенности морфологии и физиологии поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани. Представлена длинными, вытянутыми мышечными волокнами (до 10-12 см); каждое волокно имеет форму цилиндра и состоит из цитоплазмы, большого числа ядер и специальных органоидов - миофибрилл, диаметр которых не превышает 1 мкм. В каждом волокне находится до 1000 миофиб- рилл, состоящих из продольных нитей: толстых миозиновых и тонких актиновых. Под микроскопом мышечное волокно выглядит разделенным на чередующиеся темные и светлые диски (поперечная исчерченность). Скелетные мышцы состоят из «быстрых» и «медленных» волокон. «Быстрые» волокна содержат меньше миоглобина (транспортный белок, который переносит кислород в мышцах), поэтому называются белыми, а «медленные», с большим количеством миоглобина,— красными. Сокращения мышц быстрые, с большой силой и скоростью (сокращаются и расслабляются за 0,1 с), произвольные, мышцы обладают высокой утомляемостью. Сокращения регулируются соматической нервной системой. При необходимости скелетная мышечная ткань способна к регенерации за счет особых клеток (миосателлитоцитов).
Поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань образует миокард.
Особенности морфологии и физиологии поперечно-полосатой сердечной мышечной ткани. Состоит из соединенных друг с другом ветвящихся клеток (кардиомиоцитов). Благодаря этому образуется множество щелевых контактов, которые позволяют нервным импульсам распространяться по всей мышечной массе, обеспечивая одновременное сокращение, а затем - расслабление. Содержит поперечноисчерченные миофибриллы, большое число митохондрий. Сокращается непроизвольно, медленно, обладает автоматией и низкой утомляемостью; сокращения регулируются вегетативной нервной системой. Не регенерирует (на месте погибших клеток после инфаркта миокарда образуются соединительно-тканные рубцы).
Функция мышечной ткани - двигательная.
Нервная ткань развивается из эктодермы. Она образует головной и спинной мозг, нервные узлы, нервы.
Особенности морфологии и физиологии нервной ткани. Состоит из нервных клеток - нейронов и расположенных между ними клеток нейроглии (соединительная ткань). Большинство нейронов являются мультиполярными (имеют звездчатую форму, три и более отростков). Нейрон состоит из тела и отростков двух типов: коротких ветвящихся - дендритов (обычно их много) и одного длинного - аксона (нейрита), как правило, неразветвляющегося; отростки клеток могут объединяться в пучки. Дендриты проводят возбуждение к телу нервной клетки. Аксон, имеющий миелиновую оболочку, передает импульс от клетки к другим нервным клеткам и рабочим органам (скорость прохождения импульсов по волокнам соматической нервной системы - до 120 м/с). Передача информации в нервной системе осуществляется посредством специализированных межклеточных контактов - синапсов, которых в нервной системе насчитывается около 1015-1016. Синапс образован двумя мембранами и узкой щелью между ними. Одна из мембран (пресинаптическая) принадлежит клетке, посылающей сигнал, а другая (постсинаптическая) - клетке, принимающей сигнал. Информация передается от одной клетки к другой при участии медиаторов (ацетилхолин, норадреналин). Они выделяются из передающей клетки (расширенная часть конца отростка нейрона называется синаптической бляшкой) в синаптическую щель, а затем взаимодействуют с мембраной принимающей клетки, которая приходит в состояние возбуждения, изменяет свою проницаемость и способствует передаче нервного импульса.
Нейроны подразделяются на чувствительные, двигательные и вставочные. Скопления тел нейронов и денд- риты образуют серое вещество головного, спинного мозга и нервные узлы, а аксоны - белое вещество мозга, нервные волокна и нервы. Чувствительные нервные волокна (афферентные) начинаются рецепторами (специальные образования, приспособленные к восприятию раздражений и преобразованию их в нервный импульс) в органах, двигательные нервные волокна (эфферентные) заканчиваются нервными окончаниями в органах.
Функции клеток нейроглии:
+ олигодендроциты - покрывают миелиновой оболочкой некоторые аксоны;
+ микроглия - выполняет фагоцитарную функцию;
+ астроциты - обеспечивают доставку питательных веществ к нейрону;
+ эпендимные клетки - образуют выстилку желудочков мозга и принимают участие в образовании спинномозговой жидкости.
Свойства нервной ткани:
+ возбудимость - способность воспринимать раздражение и отвечать на него;
+ проводимость - способность передавать возбуждение.
Функции нервной ткани:
+ рецепторная;
+ проводниковая (восприятие, переработка, хранение и передача информации, поступающей как из окружающей среды, так и от внутренних органов).
Орган - это часть организма, имеющая определенное происхождение (зародышевые листки), форму, строение, расположение, кровоснабжение, лимфоотток, иннервацию и выполняющая характерные, присущие ей функции.
Орган состоит из нескольких типов тканей, но обычно одна ткань преобладает (в сердце - мышечная ткань, в головном мозге - нервная) и определяет его специализацию. По типу строения органы подразделяются на:
+ трубчатые (полые) - имеют полость и слоистое строение стенки (глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка, выводящие протоки крупных пищеварительных желез, гортань, трахея, бронхи, лоханка, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал, матка, маточные трубы, влагалище, семявыводящие протоки и др.);
+ паренхиматозные - окружены капсулой, не имеют полости, состоят из функциональных элементов (парен - х и м а) и соединительно-тканных структур (строма), обеспечивающих опору и питание (головной мозг, печень, слюнные железы, поджелудочная железа, селезенка, почки, яичко, яичник, эндокринные железы и др.);
+ атипичные - не похожи по строению на первые два типа (орган зрения, орган слуха).
Особенности строения и функциональную специализацию органа определяет структурно-функциональная единица - минимальная часть органа; совокупность таких частей обеспечивает функцию органа (мышечное волокно мышцы, ацинус легкого, нефрон почки и т. д.).
Аппарат органов — группа органов, связанных единой функцией, но имеющих разное строение и происхождение. Система органов - группа органов, выполняющих определенную функцию, развивающихся из общего эмбрионального зачатка и топографически связанных между собой.
В организме человека имеются следующие аппараты: + опорно-двигательный (скелет и мышцы):
+ эндокринный (железы внутренней секреции - гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, околощитовидные железы, тимус, надпочечники, поджелудочная железа, половые железы);
+ мочеполовой и системы:
• костная;
• мышечная;
• нервная (головной мозг, спинной мозг, периферические нервы, нервные сплетения и окончания);
• сердечно-сосудистая, или кровеносная (сердце, артерии, капилляры, вены);
• дыхательная (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, легкие);
• пищеварительная (ротовая полость, зубы, язык, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тощая кишка, подвздошная кишка, слепая кишка с червеобразным отростком, ободочная кишка, сигмовидная кишка, прямая кишка, слюнные железы, поджелудочная железа, печень);
• мочевыделительная (почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал);
• половая (мужская - внутренние половые органы (яички и их придатки, семявыносящие протоки с семенными пузырьками, предстательная железа) и наружные (половой член и мошонка); женская - внутренние половые органы (яичники, маточные трубы, матка, влагалище) и наружные (большие и малые половые губы, клитор, девственная плева));
• сенсорные (органы чувств - осязания, обоняния, вкуса, зрения, слуха);
• лимфатическая (лимфатические сосуды, лимфатические узлы).
В процессе эволюции выработан ряд приспособлений, поддерживающих определенный состав внутренней среды, необходимый клеткам любого организма. Этот принцип кратко сформулирован французским физиологом К. Бернаром: постоянство внутренней среды, есть условие свободной жизни. Для того чтобы организм мог существовать в изменяющихся условиях внешней среды, он должен иметь механизмы регуляции состава своей внутренней среды. Для приспособления к различным условиям внешней среды в организме формируются функциональные системы - временное объединение различных органов для достижения определенного результата (потовые железы, сосуды кожи - для поддержания определенной температуры тела при разной температуре окружающей среды). Теорию функциональных систем разработал в 1968 г. советский физиолог П.К. Анохин. Для обозначения тенденции к поддержанию постоянства внутренней среды американский физиолог У. Кэннон в 1929 г. ввел термин гомеостаз. Согласованная деятельность всех систем органов и тканей обеспечивает существование и жизнедеятельность каждого отдельного организма.