Тема 1 Морфофункциональная организация человека
 Скачать 297.51 Kb.
|
|
Тема № 1 Морфофункциональная организация человека Истоки анатомии уходят в глубокую историю человека. Наскальные рисунки эпохи палеолита, не которых изображен человек, свидетельствуют, что первобытные люди уже имели представление о расположении внутренних органов. В китайских, индусских и арабских трактатах XI – VI веков до н.э. содержатся сведения о внутреннем строении организма человека. Наибольшие успехи в развитии анатомии в древнем мире были достигнуты в античной Греции благодаря трудам величайших ученых Гиппократа и Аристотеля. Выдающийся древнеримский врач и энциклопедист Клавдий Гален не только подробно описал подробное строение отдельных органов человека, но и первым заинтересовался функциями органов. В эпоху Средневековья господство церкви тормозило развитие естественных наук, поэтому труды Галена в течение 14 веков в Европе были основными источниками анатомических и медицинских знаний. Ученый и врач Востока Ибн Сина (Авиценна) написал знаменитый трактат «Канон врачебной медицины» ( XI в. н.э.), в котором обобщил все известные сведения о строении организма человека и некоторых процессах жизнедеятельности. В эпоху Возрождения анатомия и физиология шагнули далеко вперед. Большой вклад в развитие этих наук внесли Леонардо да Винчи, Андрей Везалий, Уильям Гарвей. Леонардо да Винчи вскрывал трупы людей и сделал около 800 очень точных анатомических рисунков; он первым изучил функциональную анатомию двигательного аппарата. А.Везалий является основоположником описательной анатомии. В 1543 году он издал труд «О строении человеческого тела», указав на многие ошибки К.Галена. Уильям Гарвей в 1628 году в книге «Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных» доказал, что кровь движется по замкнутому кругу, т.е. открыл кровообращение. Труды Гарвея являются важнейшим этапом в становлении физиологии. Изобретение и совершенствование микроскопов в XVII веке дало возможность изучать микроскопическое строение органов и тканей. В 1661 году М. Мальпиги опубликовал «Анатомические наблюдения над легкими», впервые описав легочные альвеолы. В середине XVII века одним из важнейших достижений физиологии было сформулированное Рене Декартом представление о рефлекторной («отражательной») деятельности мозга. Большое влияние на развитие анатомии и физиологии оказали появление клеточной теории (Т. Шванн и М. Шлейден, 1839г.), эволюционная теория Ч. Дарвина (1859г.) и его труды об эволюционном происхождении человека от обезьяноподобных предков. К середине XIХ века физиология начала бурно развиваться, окончательно отделилась от анатомии, ее основным методом стала экспериментальная хирургия. Развитию анатомии и особенно физиологии способствовали достижения в области физики и химии. В конце XIX века были открыты рентгеновские лучи, использование которых открыло новый этап в изучении анатомии живого человека. В ХХ веке анатомия и физиология достигли больших успехов благодаря появлению новых современных методов исследования. Характерной особенностью современной анатомии и физиологии является значительное расширение исследований, изучение организма человека как единой целостной системы: функции рассматриваются в динамике, в их взаимосвязи между собой и со строением в возрастном и эволюционном аспекте. Изучаются физиологические процессы на клеточном уровне, механизмы физиологических адаптаций организма человека к различным условиям и видам деятельности, осуществляется математическое моделирование физиологических процессов. Начало развития физиологии в России относится к первой половине XVIII века, чему в большой степени способствовало создание Петром I в 1724 году в Санкт-Петербурге Российской Академии наук. В эту эпоху в развитие физиологии внес значительный вклад М.В.Ломоносов. Особенно интенсивно развитие физиологии в России проходило в последней трети XIX – начале ХХ века. Выдающимися русскими физиологами этого времени стали «отец русской физиологии» И.М.Сеченов и И.П.Павлов, которые положили начало изучению рефлекторной деятельности человека и животных. И.П.Павлов подготовил большое количество учеников, продолживших и расширивших физиологические исследования в нашей стране. Отечественные ученые успешно развивают функциональное и экспериментальное направление в анатомии и физиологии. Анатомия и физиология как наука Одним из направлений биологической науки является изучение биологической сущности человека: строение его организма, закономерности процессов жизнедеятельности и условия сохранения здоровья, психические процессы, закономерности индивидуального развития, наследования признаков и их изменчивости, адаптации к условиям среды, филогенетическое происхождение, эволюцию и биологическое своеобразие различных человеческих популяций. Анатомия и физиология человека - это биологические науки, тесно взаимосвязанные между собой, объектом изучения которых является организм человека. Исторически они сформировались ранее других наук, изучающих биологию человека, и впоследствии дали начало другим биологическим наукам. Выделение этих наук из общей анатомии и физиологии связано с тем, что человек как биологический вид является уникальным и отличается от животных по целому ряду анатомических признаков, сложной высшей нервной деятельностью и своей социальной сущностью. Анатомия человека (от греч. anatome - ассечение) - это наука, изучающая форму, внешнее и внутреннее строение тела человека. Физиология человека (от греч. physis - природа, logos - наука) изучает процессы жизнедеятельности и закономерности функционирования организма человека, его отдельных систем, органов, тканей и клеток. Анатомия и физиология человека изучает особенности строения и жизнедеятельности организма в процессе индивидуального развития. Анатомия и физиология человека неотделимы от медицины, они служат фундаментом для нее. Медицина опирается на знания об анатомии и физиологии человека для решения проблем, связанных с сохранением здоровья и работоспособности человека, его лечения и восстановления здоровья. Развитие и достижения современной анатомии и физиологии человека связаны с использованием различных современных методов исследования: электронной микроскопии, физических (томография, ультразвуковое исследование, рентгенография и др.) и биохимических методов. Организм (от лат. organiso – устраиваю, придаю стройный вид) – это целостная устойчивая биологическая система отдельного живого существа. Все современные знания о строении и жизнедеятельности организма человека показывают, что сложность, упорядоченность и логика его устройства превосходит все мыслимые представления о совершенстве! И анатомия, и физиология человека в целом подразделяются на ряд направлений: Нормальная анатомия и нормальная физиология изучает строение и функции здорового организма. Возрастная анатомия и возрастная физиология изучает особенности и изменения строения и функций организма в процессе индивидуального развития человека Патологическая анатомия и патологическая физиология изучает особенности строения и функции больного организма или имеющего различные врожденные отклонения от нормы. Частная анатомия и частная физиология изучает строение и функционирование отдельных органов и их систем в норме и при различных состояниях. Рис. 1. Органы шеи, грудной и брюшной полости. 1. гортань 2. трахея 3. левое легкое 4. легочный ствол 5. сердце 6. диафрагма 7. желудок 8. селезенка 9. поперечная ободочная кишка 10. тонкая кишка 11. сигмовидная кишка 12. мочевой пузырь 13. слепая кишка 14. восходящая ободочная кишка 15. желчный пузырь 16. печень 17. правое легкое 18. аорта 19. верхняя полая вена 20. правые подключичные артерия и вена 21. внутренняя яремная вена 22. правая общая сонная артерия При изучении строения и функций организма человека принято выделять взаимосвязанные между собой структурно - функциональные части единого организма - органы и их системы. Орган - это обособленная часть организма, имеющая определенное строение, местоположение в организме, происхождение в процессе эмбрионального развития и выполняющая определенные функции. Орган состоит из различных тканей, при этом какой-либо вид ткани является основным в строении органа. Все органы снабжаются кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Выделяют органы паренхиматозные (печень, легкие, почки, селезенка и др.) и полые (кровеносные и лимфатические сосуды, мочеточники, мочевой пузырь, пищевод, желудок и др.). Ткань - это совокупность взаимодействующих между собой клеток и межклеточного вещества, имеющих определенное строение, местоположение, происхождение в процессе эмбрионального развития и выполняющих определенную функцию. Система органов - это совокупность органов, объединенных выполнением определенной функции и связанных в своем развитии. В организме человека выделяют следующие системы органов: Опорно-двигательная (костная и мышечная система) Нервная система Система органов пищеварения Система органов дыхания Сердечно-сосудистая система Мочевыделительная система Система органов размножения Система желез внутренней секреции Система органов чувств Кожа Иммунная система Положение человека в системе животного царства Появление человека как биологического вида - это результат длительного эволюционного процесса и связано с историческим развитием животного мира. Человек в себе сочетает принципиальные черты строения и жизнедеятельности, которыми характеризуются животные. Но в отличие от них он обладает значительными особенностями, в том числе высокоразвитым мышлением, сознанием, творческой активностью, членораздельной речью, которые возникли в результате трудовой деятельности человека и его социальных отношений. Анатомические и физиологические особенности современного человека выделяют его в особый биологический вид - Человек разумный (Homo sapiens). В системе органического мира человек занимает следующее положение: Систематический уровень Характерные признаки Империя Клеточные (Cellulata) Организм человека имеет клеточное строение. Надцарство Эукариоты (Eucaryota) Клетки эукариотические (имеют оформленное ядро). Царство Животные (Animalia) Гетеротрофное питание; клетки имеют типичное для животных строение. Подцарство Многоклеточные Metazoa) Организм состоит из большого количества клеток, дифференцированных по строению и специализированных по функциям. Тип Хордовые (Chordata) На ранних этапах эмбрионального развития осевой скелет представлен хордой, центральная нервная система в виде нервной трубки, имеются жаберные щели в области глотки. Подтип Позвоночные, или Черепные (Vertebrata, Cranota) Сформированный осевой скелет в виде позвоночника; имеется скелет головы – череп. Класс Млекопитающие (Mammalia) Пять отделов позвоночника, семь шейных позвонков, наличие диафрагмы, две смены зубов, четырехкамерное сердце, левая дуга аорты, теплокровность, развита ушная раковина, развит волосяной покров, наличие молочных желез, живорождение. Подкласс Плацентарные (Placentalia) Внутриутробное эмбриональное развитие, формирование в матке плаценты. Отряд Приматы (Primates) Хватательная пятипалая верхняя конечность (первый палец противопоставлен остальным), на пальцах ногти, стопохождение, одна пара сосков молочных желез, хорошо развитые ключицы, замена молочных зубов на постоянные, хорошо развитые большие полушария мозга, низкая плодовитость, забота о потомстве, сильное развитие мимики и звуковой сигнализации, стадные отношения. Подотряд Высшие приматы, или обезьяны (Anthropoidea) (шимпанзе, гориллы, орангутаны, гиббоны, человек) Сходство во внешних пропорциях тела, способность к прямохождению, редукция хвостовых позвонков, хорошо развитый крестец, достаточно выраженные изгибы позвоночника, сходные группы крови, одинаковые инфекционные и паразитарные заболевания, сильное развитие больших полушарий с множеством извилин, сильное развитие лобных долей, сходные эмоции, высокая способность к обучению, хорошая память, сложные формы заботы о потомстве. Семейство Гоминиды (Люди) (Hominidae) (Человек разумный и его непосред- ственные эволюционные предки австралопитек, питекантроп, неандерталец) Прямохождение, интенсивное развитие головного мозга, особенно больших полушарий (в них много извилин и хорошо развиты лобные доли), рука - орган труда с противопоставленным и очень подвижным большим пальцем, общественный образ жизни и наличие сложных иерархических отношений. Род Человек (Homo) (Человек умелый, Человек выпрямленный, Человек разумный) Наличие подбородочного выступа на нижней челюсти, формирование членораздельной речи, увеличение периода внутриутробного развития: замедление периода полового созревания, удлинение периода детства, увеличение продолжительности жизни, высокий уровень психической деятельности (абстрактное мышление, сознание), сложное адаптивное поведение, максимальная способность накапливать индивидуальный и социальный опыт и передавать потомкам: целенаправленная коллективная трудовая деятельность. Кроме признаков общих с животными человек обладает присущими только ему особенностями строения: вертикальная поза и прямохождение; позвоночник с четырьмя изгибами; сводчатая стопа с сильно развитым первым пальцем; очень подвижный скелет руки, и особенно кисти; очень подвижный плечевой сустав, допускающий вращательные движения с размахом почти 180 0 ; расположение таза под углом 60 0 к горизонтальной плоскости; сильно развитая мускулатура нижних конечностей; большой объем мозгового черепа по сравнению с лицевым отделом черепа; мощно развитые большие полушария головного мозга с большой площадью коры (около 2400см 2 ); бинокулярное зрение; ограниченная плодовитость; Впервые человека отнес к животному царству Аристотель, поместив его на высшую ступеньку в «Лестнице существ». Выдающийся шведский натуралист Карл Линней высказал мысль о происхождении человека от обезьяноподобных предков. В своем знаменитом труде «Система природы» (1735 г.) он поместил человека в один отряд с приматами на основании морфологического сходства. Эту же мысль позже высказали Ж-Б. Ламарк (1809 г., «Философия зоологии») и известный русский эволюционист К.Ф. Рулье. Ч. Дарвин, автор научной теории эволюции, в работе «Происхождение человека и половой отбор» (1871г.), обобщив огромный материал из области систематики, сравнительной анатомии, эмбриологии, физиологии, палеонтологи, привел веские доказательства об общем происхождении человека и человекообразных обезьян. Основные физиологические свойства организма человека Организм человека, как и всех живых существ, представляет собой обособленную, устойчивую,, саморегулирующуюся, самовоспроизводящуюся открытую биологическую систему. Жизнедеятельность организма обеспечена рядом важных физиологических свойств, которыми обладают отдельные клетки, ткани, органы и их системы и организм в целом. Обмен веществ и энергии (метаболизм) является основой жизнедеятельности. В организме человека непрерывно происходят процессы превращения веществ, идущие с затратой или освобождением энергии в результате биохимических реакций. Организм человека – это открытая энергетическая система, т.е. из организма постоянно выводится вещество и энергия, потеря которых постоянно восполняется поступлением вещества и энергии извне. Поэтому метаболизм складывается из двух противоположных процессов: анаболизм – это совокупность реакций синтеза, протекающих в клетках, при которых из более простых веществ образуются более сложные; протекают эти реакции с затратой энергии. катаболизм - совокупность реакций распада, при которых более сложные вещества распадаются до более простых; идут с освобождением энергии. Анаболизм и катаболизм - это две взаимосвязанные стороны обмена веществ. Реакции катаболизма освобождают энергию, которая тратится на процессы синтеза веществ. Реакции анаболизма являются поставщиками сложных веществ, идущих на пластические нужды и на расщепление с целью освобождения энергии. Исходным источником вещества и энергии для организма человека являются пищевые вещества. Конечные продукты обмена, которые уже не могут усваиваться организмом, выводятся во внешнюю среду. Благодаря непрерывно протекающему процессу обмена веществ организм противостоит разрушающему действию внешней среды. Нарушения обмена веществ ведет к развитию заболеваний, а с прекращением обмена наступает смерть организма. Раздражимость – это способность клеток, тканей, органа и целостного организма реагировать на действие различных видов энергии, т.е. на действие раздражителей. В наибольшей степени раздражимостью обладают нервные, мышечные и железистые ткани. Возбудимость – это способность клетки, ткани, органа и организма в целом отвечать на действие энергии раздражителя. Возбуждение прежде всего связано со способностью клеток изменять мембранный потенциал: при действии раздражителя мембранный потенциал покоя клетки преобразуется в потенциал действия ,который способен распространяться по клетке и от клетки к клетке. Особенно выраженным свойством возбудимости обладают нервные, мышечные и секреторные клетки. Рефлекторные реакции – это ответные реакции организма, возникающая в ответ на действие каких-либо внешних или внутренних раздражителей, осуществляющиеся с участием нервной системы. Поэтому все процессы жизнедеятельности организма человека – это совокупность огромного количества разнообразных рефлексов, как врожденных, так и приобретенных. Регуляция физиологических процессов и функций – это способность организма изменять интенсивность, скорость, направленность процессов жизнедеятельности в зависимости от состояния организма и состояния внешней среды. В организме человека существует два вида регуляции – нервная и гуморальная. Нервная регуляция осуществляется деятельностью нервной системы, а гуморальная (жидкостная) осуществляется за счет биологически активных веществ, например, гормонов. Биологически активные вещества вырабатываются в различных органах, в том числе в железах внутренней секреции, и поступают в кровь, лимфу, тканевую жидкость. Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и согласованы, благодаря чему осуществляется единая нейрогуморальная регуляция всех процессов и функций.. Физиологические адаптации ( от лат, adaptatio – приспособление) – это способность клеток, тканей, органов и организма адекватно и эффективно изменять процессы и функции в связи с изменениями состояния внешней и внутренней среды, что приводит к очень тонкому и точному подстраиванию всех физиологических процессов под сиюминутные нужды организма Гомеостаз – это состояние организма, характеризующееся относительным постоянством химического состава и свойств внутренней среды, динамическим равновесием всех физиологических процессов и функций. Состояние гомеостаза – это непременное условие устойчивого существования организма человека. Гомеостаз поддерживается благодаря регулирующим механизмам организма (нервная и гуморальная регуляция). Ритмичность физиологических процессов. Процессы жизнедеятельности во времени периодически усиливаются или ослабляются под действием изменения различных внешних или внутренних факторов. Для человека характерны околосуточные, околонедельные, околомесячные, сезонные, годичные, многолетние биологические ритмы. Биологические ритмы человека сформировались в процессе эволюции как ответная реакция организма на состояние среды. Ритмы сохраняются даже в условиях, при которых искусственно нарушено ритмичное изменение природных факторов. Рассмотренные физиологические свойства обеспечивают существование организма человека как целостной устойчивой биологической системы, способной противостоять разнообразным воздействиям внешней среды. Эпителиальные ткани Все разнообразие эпителиальных тканей объединятся в один тип на основании некоторых особенностей строения: клетки плотно прилегают друг к другу, не развиты межклеточные пространства; клетки образуют сплошные пласты, опирающиеся на базальную мембрану; в эпителиальных тканях отсутствуют кровеносные сосуды, питание клеток осуществляется через базальную мембрану; эпителиальные клетки способны к активному митотическому делению и обладают выраженной способностью к регенерации. Все эпителиальные ткани подразделяются на покровный эпителий и железистый эпителий. Покровный эпителий располагается на поверхности тела и выстилает изнутри полости внутренних органов (например, образует слизистые оболочки пищеварительного тракта, внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, мочевыводящих и дыхательных путей). Функции покровного эпителия: покровная, барьерная, защитная, разделение внешней и внутренней среды организма; через этот эпителий происходит передвижение веществ при всасывании и выделении; дополнительные функции: снижение трения (при движении крови), участие в пристеночном пищеварении, удалении инородных частиц из носовой полости и др. По особенностям строения выделяют различные виды покровного эпителия: По форме клеток: плоский, кубический, цилиндрический (призматический); По количеству слоев и рядов: однослойный, многослойный, многорядный; По местоположению в организме: эндотелий (в сердце, кровеносных и лимфатических сосудах), уротелий (в мочевыделительных органах), кишечный эпителий и др.; По дополнительным особенностям: ресничный (эпителий тонкого кишечника), мерцательный (эпителий дыхательных путей), неороговевающий (роговица глаза, слизистые оболочки пищеварительного тракта и др.), ороговевающий (эпителий эпидермиса кожи). Железистый эпителий находится в составе желез внутренней секреции (например, щитовидная железа, надпочечники и др.) или внешней секреции (например, слюнные, потовые железы и др.) и выполняет секреторную функцию: вырабатывает и выделяет различные секреты (гормоны, ферменты и др.). Рис. 2. Виды эпителиальной ткани. А - плоский эпителий; Б - кубический эпите-лий; В - цилиндрический (призматический) эпителий; Г – цилиндрический мерцатель-ный эпителий; Д - плоский эпителий с кути-кулой; Е - многослойный эпителий. 1 - кутикула; 2 - базальная мембрана; 3 - микрореснички; 4 - базальные тельца микро-ресничек. Соединительные ткани Это обширная и разнообразная группа тканей, общей особенностью которых является: клетки достаточно удалены друг от друга; сильно развиты межклеточные пространства, заполненные межклеточным веществом, которое вырабатывается самими клетками. Межклеточное вещество может иметь различную консистенцию (жидкое и твердое), различные волокна (коллагеновые, эластические). Характер межклеточного вещества - его химический состав, строение и физические свойства определяют те функции, которые выполняет конкретный вид соединительной ткани. Виды соединительной ткани: костная хрящевая (гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ) кровь, лимфа собственно соединительная ткань (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая, ретикулярная). жировая Костная ткань входит в состав костей. Она обладает особенными механическими свойствами: твердость, прочность благодаря особому составу межклеточного вещества. Межклеточное вещество состоит из минеральных солей, в основном солей кальция и фоcфора (70%) и органического вещества - белков оссеина и коллагена (30%). Клетки костной ткани - остеоциты, остеобласты, остеокласты. Остеоциты - это зрелые костные клетки. Остеобласты - молодые костные клетки, за счет которых кости нарастают в толщину и в длину. Остеокласты - это костные клетки-разрушители, участвующие в перестройке костей. Межклеточное вещество образует костные пластинки толщиной от 4 до 15 мкм. Структурной и функциональной единицей костной ткани является остеон. Остеон – это система концентрических цилиндрических костных пластинок, вставленных друг в друга. Между пластинками остеона находятся костные клетки. Внутри вдоль остеона лежит канал (гаверсов канал), в котором проходят мелкие кровеносные сосуды. В костях остеоны ориентированы по направлению действия наибольших нагрузок, поэтому остеонное строение придает костям дополнительную прочность. Между остеонами располагаются вставочные костные пластинки. Рис.3. Строение костной ткани (поперечный разрез через трубчатую кость). 1. надкостница 2. пластинки остеона 3. канал остеона (гаверсов канал) 4. наружные главные пластинки 5. остеоциты 6. остеон Хрящевая ткань состоит из зрелых хрящевых клеток - хондроцитов и молодых хрящевых клеток - хондробластов. Межклеточное вещество содержит большое количество эластических и коллагеновых волокон и другие органические вещества. Выделяют три вида хрящевой ткани: гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ. Гиалиновый хрящ обладает твердостью, упругостью, эластичностью и высокой прочностью. Он образует хрящи гортани, трахеи и бронхов, переднюю часть ребер, покрывает суставные поверхности костей. Эластический хрящ обладает большой прочностью и эластичностью за счет сильно развитых эластических и коллагеновых волокон. Он образует ушную раковину, переднюю часть перегородки носовой полости, надгортанник. Волокнистый хрящ в межклеточном веществе имеет эластические и коллагеновые волокна, располагающиеся пучками. Образует межпозвонковые диски, диски и мениски внутри суставов. Костная и хрящевая ткани входят в состав скелета и выполняют опорную, защитную, амортизационную функции. Собственно соединительная ткань имеет особое строение межклеточного вещества. Оно представлено гелеобразной массой, в которой лежат в разных направлениях в виде сети тонкие волокна. Рыхлая волокнистая соединительная ткань покрывает сверху кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, входит в состав кожи. Плотная волокнистая соединительная ткань характеризуется сильным развитием волокон, лежащих более упорядоченно, чем в рыхлой ткани. Образует надкостницу, сухожилия, связки. Жировая ткань состоит из жировых клеток, в которых накапливаются капельки жира. Выполняет запасающую, депонирующую, теплоизоляционную, амортизационную функции. В основном развита в глубоком слое кожи, откладывается на поверхности внутренних органов. Подразделяется на два вида: белую жировую ткань и бурую жировую ткань. У человека преобладает белая жировая ткань. Бурая жировая ткань хорошо развита у новорожденных, она выполняет в основном функцию теплопродукции для согревания тела. Кровь и лимфа - это жидкие соединительные ткани, основой их межклеточного вещества является вода. Клетки крови и лимфы называются форменными элементами. В крови представлены три группы клеток, имеющих определенное строение и функции: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. В лимфе основными клетками являются особый вид лейкоцитов - лимфоциты. Эти ткани входят в состав внутренней среды организма человека и выполняют основную функцию - транспортную. |