Функц-я анатомия н.с 2. Учебное пособие для вузов Н. А. Фонсова, В. А. Дубынин. М. Издательство Экзамен, 2004. 192 с. Isbn 5946928481
 Скачать 6.24 Mb.
|
|
Митохондрии — это органоиды клетки, участвующие в процессе клеточного дыхания и запасающие для клетки энергию (см. далее). Количество митохондрий в клетке варьирует от единиц (сперматозоиды, некоторые водоросли и простейшие) до тысяч. Особенно много митохондрий в тех клетках, которые нуждаются в больших количествах энергии (клетки печени, мышечные клетки). Митохондрии (и пластиды растений) в отличие от других органоидов клетки имеют собственную генетическую систему, обеспечивающую их самовоспроизводство. В митохондриях имеется собственная ДНК, РНК и особые рибосомы. Если клетке предстоит деление или она интенсивно расходует энергию, митохондрии начинают делиться и их число возрастает. Если же потребность в энергии снижена, то число митохондрий в клетках заметно уменьшается. Рибосомы — очень мелкие органоиды, необходимые для синтеза белка. В клетке их насчитывается несколько миллионов. Рибосомы состоят из белка и рРНК, формируются в ядре в области ядрышка и через ядерные поры выходят в цитоплазму. Рибосомы могут находиться в цитоплазме во взвешенном состоянии, но чаще они располагаются группами на поверхности эндоплазматической сети. У всех эукариот в цитоплазме имеется сложная опорная система — цитоскелет. Он состоит в основном из микротрубочек и микрофиламентов. Микротрубочки пронизывают всю цитоплазму и представляют собой полые трубки диаметром 20 - 30 нм. Их стенки образованы спирально закрученными нитями, построенными из белка тубулина. Микротрубочки прочны и образуют опорную основу цитоскелета. Кроме механической, микротрубочки выполняют транспортную функцию, участвуя в переносе по цитоплазме различных веществ. Микрофиламенты — белковые нити диаметром около 4 нм. Их основа — белок актин. Микрофиламенты располагаются вблизи от плазматической мембраны и способны менять ее форму, что очень важно для процессов фагоцитоза и пиноцитоза. Клеточный центр (центросома) расположен в цитоплазме вблизи от ядра. Он образован двумя центриолями — цилиндрами, расположенными перпендикулярно друг к другу и состоящими из микротрубочек, и расходящимися от центриолей микротрубочками. Клеточный центр играет важную роль в делении клетки. 1.1.2. Обмен веществ в клетке В любой живой клетке постоянно происходят сложнейшие химические и физические реакции. Они необходимы для того, чтобы обеспечить постоянство внутренней среды как в самой клетке, так и в многоклеточном организме, находящемся под воздействием меняющихся внешних факторов. Поддержание постоянства внутренней среды биологических систем получило название гомеостаза. Если гомеостаз не может быть достигнут, то клетки и организм в целом повреждаются или даже гибнут. Для поддержания гомеостаза клетка осуществляет сложные и многообразные реакции синтеза и расщепления веществ, а также реакции превращения энергии. Так, получаемые извне белки, жиры, углеводы, витамины и микроэлементы используются клетками для образования необходимых им химических соединений и клеточных структур. Вся совокупность реакций биосинтеза веществ и их последующей сборки в более крупные структуры называется ассимиляцией, или анаболизмом, или пластическим обменом. Примером такого рода процессов может служить образование белка. Наряду с процессами биосинтеза в клетках (главным образом в процессе клеточного дыхания) постоянно происходят реакции распада запасенных или полученных извне органических соединений. При участии ферментов такие соединения расщепляются на более простые вещества. При этом выделяется энергия, часть которой запасается в химических связях молекулы АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Энергия в форме АТФ доступна для использования всеми структурами клетки. С целью синтеза АТФ чаще всего расщепляется глюкоза, которая хранится в животной клетке в виде полисахарида гликогена. Процесс расщепления идет в два этапа: 1) гликолиз — анаэробное (бескислородное) дыхание; проходит в гиалоплазме и приносит клетке небольшое количество энергии. При этом глюкоза расщепляется до молочной или пировиноградной кислоты; 2) аэробное дыхание, в ходе которого запасается в 18 раз больше энергии, чем во время гликолиза; осуществляется в митохондриях. В результате образуется СО2 и Н2О. Совокупность реакций распада веществ, сопровождающихся запасанием энергии, называется диссимиляцией, или катаболизмом, или энергетическим обменом. Реакции ассимиляции и диссимиляции — это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии в клетке, который называется метаболизмом. Ассимиляция и диссимиляция строго сбалансированы и скоординированы, и нарушение этого баланса приводит к развитию каких- либо заболеваний как отдельных клеток, так и целого организма. Реакции метаболизма в живой клетке протекают очень быстро. Это обусловливается участием в них ферментов. Ферменты — это вещества белковой природы. Каждый фермент может избирательно регулировать ту или иную химическую реакцию, протекающую в клетке. Будучи биологическими катализаторами, ферменты могут увеличивать скорости реакций в миллионы раз, но сами в этих реакциях не изменяются. Активность ферментов очень высока, и для обеспечения нормальной скорости метаболических процессов требуется малое количество молекул ферментов. Но поскольку ферменты действуют избирательно, клетке необходимо очень много видов ферментов. 1.2. Ткани животных В многоклеточном организме клетки объединяются в ткани. Ткань — эволюционно сложившаяся система клеток и межклеточного вещества, объединенная общим происхождением, сходным строением и специализирующаяся на выполнении определенных функций в организме. Выделяют четыре основные группы животных тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервную. Эпителиальные ткани (эпителий) — слой или слои клеток, из которых состоят покровы тела, слизистые оболочки всех внутренних органов и полостей, а также большинство желез. Клетки эпителия плотно прилегают друг к другу. В эпителии очень мало межклеточного вещества, он не имеет сосудов и обладает высокой способностью к регенерации. Клетки желез специализируются на синтезе веществ, подлежащих секреции. Эпителиальные ткани выполняют защитную (кожный эпителий), трофическую (кишечный), выделительную (почечный), секреторную (железистый), обменную (дыхательный) функции. Соединительные ткани — обширная группа тканей, образующих скелет, внутренние органы, подкожную жировую клетчатку, кровь, лимфу. Межклеточное вещество в этих тканях хорошо развито. В нем обычно расположены белковые волокна (коллагеновые, эластические, ретикулярные). Соединительные ткани обладают высокой способностью к регенерации. Различают следующие виды соединительных тканей: хрящевую, костную, жидкую (кровь, лимфа), жировую, рыхлую волокнистую (заполняет пространства между органами), плотную волокнистую (образует связки, сухожилия, твердую мозговую оболочку и т.п.). Соединительные ткани выполняют трофическую, защитную, опорную, транспортную, кроветворную, запасающую (жировая), терморегуляторную и др. функции. Мышечные ткани — группа тканей, которые входят в состав опорно- двигательного аппарата, стенок внутренних органов, кровеносных и лимфатических сосудов. Мышечные ткани обладают свойствами возбудимости и сократимости. Образующие их клетки (миоциты) имеют вытянутую форму и способны сокращаться благодаря наличию в цитоплазме миофиламентов — длинных продольных нитей сократительных белков актина и миозина. При сокращении мышечной клетки нити актина и миозина скользят друг относительно друга. Этот процесс происходит в присутствии ионов СА 2+ и требует затрат энергии АТФ. Различают три вида мышечных тканей: а) гладкая мышечная ткань образована мелкими (диаметр 2-10 мкм, длина — 50-400 мкм) веретеновидными миоцитами, которые имеют одно ядро и проходящие по всей длине миофиламенты; эта ткань образует стенки внутренних органов, сосудов и иннервируется вегетативной нервной системой; б) поперечно-полосатая сердечная мышечная ткань (миокард) образована клетками (кардиомиоцитами), которые имеют множество крупных митохондрий, 1 - 2 ядра, расположенных в центре и окруженных миофибриллами; эта ткань также иннервируется вегетативной нервной системой; в) поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань образована многоядерными клетками длиной до 10 - 12 см (мышечные волокна), содержащими большое количество митохондрий; миофиламенты этой ткани чередуются в определенном порядке, образуя светлые и темные поперечные полосы; скелетная ткань образует скелетные (прикрепленные к костям скелета) мышцы, мышцы языка, глотки, верхнего отдела пищевода, диафрагму, мимические мышцы и иннервируется соматической НС. Гладкую и сердечную мышечные ткани называют непроизвольными, так как человек не может по собственной воле без специальной тренировки управлять работой этих мышц. Скелетная мускулатура, наоборот, произвольная, поскольку возможно ее сознательное сокращение или расслабление. Основные функции мышечной ткани — двигательная и защитная. Нервная ткань является основной тканью нервной системы. В ее состав входят клетки двух типов: собственно нервные (нейроны) и вспомогательные нейроглиальные (нейроглия). Подробно строение нервной ткани будет рассмотрено в главе 2. 1.3. Физиологические системы органов Орган — это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая определенные специфические функции. Орган образован системой тканей, в которой преобладает одна (две) из них. Группы органов, связанных друг с другом анатомически, имеющих общий план строения, единство происхождения и выполняющих определенную физиологическую функцию, образуют систему органов. В организме человека обычно выделяют следующие системы органов: нервную, эндокринную, опорно-двигательную, кровеносную (сердечно- сосудистую), дыхательную, пищеварительную, выделительную, покровную, половую. Иногда из сердечно-сосудистой системы отдельно выделяют лимфатическую систему. Опорно-двигательная система. Состоит из пассивной части (скелета) и активной части (мышц). Кроме опорной и двигательной, эта система выполняет защитную функцию (защищает от внешних механических воздействий ЦНС и внутренние органы) и кроветворную функцию (орган кроветворения — красный костный мозг). Кровеносная система состоит из сердца и сосудов. Функция этой системы — обеспечение движения крови по сосудам. Это осуществляется, в первую очередь, за счет сокращений сердца. Сосуды, по которым кровь течет от сердца, называются артериями, а по которым кровь течет к сердцу — венами. Из сердца выходят крупные артерии, они делятся на все более мелкие и переходят в капилляры, а те, в свою очередь, переходят в мелкие вены, объединяющиеся во все более крупные, которые впадают в сердце. Кровь (жидкая соединительная ткань) выполняет транспортную и защитную функции. Транспортная функция заключается в том, что кровь, во-первых, переносит к тканям кислород, питательные вещества, биологически активные вещества, различные ионы и т.д. и, во-вторых, уносит от тканей отходы обмена веществ, например углекислый газ. Защитная функция состоит, во-первых, в обеспечении иммунитета (борьбы с чужеродными веществами, попадающими в организм, а также бактериями, вирусами и т.п.) и, во-вторых, в обеспечении свертывания крови, благодаря чему прекращается кровотечение при травмах сосудов. Лимфатическая система, состоящая из лимфатических сосудов и лимфатических узлов, обеспечивает движение лимфы. В отличие от кровеносной лимфатическая система начинается мелкими замкнутыми капиллярами, которые собираются во все более крупные. Два самых крупных лимфатических протока впадают в вены кровеносной системы. Лимфа так же, как и кровь, принимает участие в создании иммунитета. Кроме того, главным образом через лимфу происходит отток тканевой жидкости. Кровь, лимфа и тканевая жидкость образуют внутреннюю среду организма, основное свойство которой состоит в поддержании постоянства собственных физико-химических особенностей (гомеостаза). Тканевая (межклеточная) жидкость выделяется главным образом из крови, затем попадает в лимфатическую систему, а из нее снова в кровь. Дыхательная система. Состоит из дыхательных путей (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) и легких. Основная функция — доставка кислорода в кровеносную систему и удаление из организма углекислого газа. Кровью кислород переносится к тканям, где участвует в клеточном дыхании (см. ранее). Таким образом, дыхательная система необходима для того, чтобы в клетках могла выделяться и запасаться энергия. Пищеварительная система. Состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка и кишечника, а также пищеварительных желез (слюнных, кишечных, поджелудочной, печени). Основные функции — механическая и химическая переработка пищи, всасывание продуктов ее переваривания в кровь и лимфу, удаление из организма непереваренных остатков. Питательные вещества (жиры, белки, углеводы) необходимы для синтеза органических молекул при росте и обновлении организма, а также для получения энергии в процессе клеточного дыхания. Однако эти вещества обычно представляют собой очень крупные молекулы, которые не могут проникнуть через стенки кишечника в кровь. Поэтому в процессе пищеварения при помощи ферментов крупные молекулы расщепляются на более мелкие, которые и попадают в кровь и лимфу. Далее они переносятся в ткани и используются в процессах ассимиляции и диссимиляции. Кроме жиров, белков и углеводов, с пищей в организм попадают витамины и минеральные вещества. Витамины — это органические соединения различной химической природы, не синтезирующиеся в организме, но необходимые для выполнения целого ряда важнейших функций. Витамины обладают высокой биологической активностью, поэтому нужны в очень небольших количествах. Выделительная система. В процессе метаболизма в организме образуется ряд отходов обмена веществ (уже ненужных и даже вредных соединений). Все они удаляются из организма через различные системы органов. Через дыхательную систему удаляется углекислый газ, из кишечника выделяются непереваренные остатки пищи, через потовые железы в коже вместе с водой удаляются конечные продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, аммиак). В узком смысле под выделительной системой имеются в виду почки и связанные с ними органы (мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал). В почках образуется моча, представляющая собой водный раствор различных солей, конечных продуктов белкового обмена, чужеродных веществ, гормонов, витаминов. Все эти вещества почечный эпителий извлекает из крови, движущейся по кровеносным сосудам, густо пронизывающим почки. Покровная система представлена кожным покровом. Функции кожи очень многочисленны. Она защищает организм от вредных воздействий среды, принимает участие в терморегуляции, выделяет конечные продукты обмена веществ и воду. Помимо этого в коже находится множество чувствительных образований — рецепторов, воспринимающих тактильные, температурные и болевые раздражения. Половая система обеспечивает репродукцию организма. В половых железах созревают яйцеклетки (в яичниках) и сперматозоиды (в семенниках). Половые железы являются также железами внутренней секреции, в которых синтезируются половые гормоны. Нервная и эндокринная системы осуществляют управляющие функции, т.е. стоят над всеми остальными системами организма. При этом нервная система обеспечивает связь с внешней средой, регуляцию и координацию деятельности внутренних органов. Высшие отделы центральной нервной системы (ЦНС) являются анатомической основой для реализации наиболее сложных психических функций. Эндокринная система осуществляет гуморальную (с помощью гормонов) регуляцию функций организма. 1.3.1. Регуляция функций организма Существование целостного организма возможно, с одной стороны, при условии поддержания гомеостаза, с другой — за счет непрерывного взаимодействия с внешней средой, приспособления к ее изменениям. Течение физиологических процессов, обеспечивающих эти функции, регулируется двумя способами — гуморальным и нервным. Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, выделяемых клетками тех или иных органов. Важнейшую роль среди этих веществ играют гормоны— продукты желез внутренней секреции, составляющих эндокринную систему. Для гуморальной регуляции характерен ряд специфических черт. Во-первых, ее эффекты развиваются относительно медленно (минуты и часы), так как необходимо время для достижения гормонами органа-мишени. Во-вторых, она обладает длительным действием. В-третьих, биологически активные вещества воздействуют на все чувствительные к ним органы и ткани, к которым они доставляются кровью (или лимфой). Нервная регуляция осуществляется нервной системой путем непосредственной иннервации органов и тканей. Под иннервацией понимается снабжение нервными волокнами какого-либо органа или ткани, что обеспечивает их связь с центральной нервной системой. Поэтому первой отличительной чертой нервной регуляции является воздействие на конкретные органы-мишени. Следующая особенность — быстрая (секунды и доли секунды) реализация эффекта, что обеспечивается высокой скоростью проведения нервных импульсов. Третья отличительная черта — кратковременное действие. Строению и функциям нервной системы будут посвящены все следующие главы пособия. Обе регуляторные системы тесно связаны между собой. С одной стороны, деятельность нервной системы находится под влиянием переносимых кровью веществ, с другой— синтез гормонов и секреция их в кровь контролируется нервной системой. Таким образом, в организме существует единая нейрогуморальная регуляция физиологических функций. Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции. Железами называются органы животных и человека, вырабатывающие и выделяющие специфические вещества (секреты), необходимые для реализации некоторых функций организма. Процесс выработки и выделения секрета называется секрецией. Все железы делятся на железы внешней секреции (экзокринные) и внутренней секреции (эндокринные). Железы внешней секреции выделяют свой секрет наружу или в какие- либо полости через выводные протоки. Это, например, слюнные железы, потовые железы, молочные железы, печень и т.п. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет непосредственно в кровь. Существуют также железы смешанной секреции, выделяющие несколько секретов: одни — непосредственно в кровь, другие через выводной проток в полость организма. Такими железами являются поджелудочная железа и половые железы. Секреты желез внутренней секреции называются гормонами. Гормон — биологически активное вещество, вырабатываемое железами внутренней секреции и влияющее на физиологические процессы. Это вещества различных классов (аминокислоты и их производные, пептиды, белки, стероиды и др.), которые обычно синтезируются и выделяются специализированными железами, состоящими в основном из секреторных клеток. Однако в состав ряда органов, не являющихся железами внутренней секреции (почки, желудочно-кишечный тракт, сердце и др.), входят отдельные секреторные клетки, синтезирующие гормоны, которые получили название тканевые гормоны. Рассмотрим вкратце основные железы внутренней секреции и их гормоны. |