Общее строение и функции организма
Человеческий организм состоит из клеток, объединенных в ткани. Различные ткани соединяются между собой и образуют органы — части тела, имеющие определенную форму, строение, место и выполняющие одну или несколько функций. Органы, совместно выполняющие общие функции, составляют системы органов. И для того, чтобы лучше разбираться в деятельности систем органов человека, необходимо, прежде всего, познакомиться со строением клеток и тканей, а уж затем — с расположением органов внутри человеческого тела и общими принципами регуляции функций организма.
Строение клетки
Клетка — это микроскопическая структура, занимающая в диаметре не более 0,01 мм. Она ограничена мембраной, состоящей из белка и липидов (жиров), и обладающей полупроницаемостью. Это значит, что мембрана способна пропускать одни вещества и задерживать другие. Внутри у нее находится вязкая жидкость—цитоплазма, а также ядро, защищенное собственной мембраной. В цитоплазме всех клеток содержатся микроскопические органы — органоиды. В их числе — митохондрии, которые превращают кислород и питательные вещества в энергию. В цитоплазме также находятся лизосомы, где перевариваются различные молекулы и клеточные компоненты, поступившие в нее извне. Вакуоли регулируют давление в клетке, выводят из нее продукты распада. В эндоплазматической сети происходит синтез необходимых веществ. В комплексе Гольджи они перерабатываются и поступают из клетки наружу по канальцам сети. Таким образом, в клетке происходит слаженная работа всех ее составляющих.
В ядре и митохондриях клетки содержится ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это гигантская молекула, состоящая из нуклеотидов (повторяющихся элементов). Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания (аденина, гуанина, тимина или цитозина), сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Последовательность нуклеотидов позволяет ДНК кодировать информацию. Сами молекулы ДНК собраны в особые структуры — хромосомы. Всего у человека 46 хромосом в клеточном ядре, и по 1 кольцевой хромосоме в каждой митохондрии. Участок ДНК, в котором закодирован 1 белок, носит название ген. Он кодирует последовательность аминокислот в белке. Белки же определяют наши признаки — цвет кожи, глаз и волос, интенсивность обмена веществ, темперамент и даже способности.
Митоз и мейоз
Обычно при делении клетки число хромосом удваивается. Такое деление называется митозом, или непрямым делением. Оно состоит из нескольких фаз. В профазе хромосомы концентрируются внутри ядра, и в цитоплазме образуется веретено деления. Во время метафазы хромосомы располагаются в экваториальной плоскости этого веретена примерно на равном расстоянии от обоих полюсов деления, образуя метафазную пластинку. В интерфазе хромосомы удваиваются и образуются хроматиды. В анафазе хроматиды разделяются и расходятся к полюсам клетки. В телофазе хроматиды останавливаются на полюсах. В это же время начинается цитокинез — деление самой клетки. Ежедневно в человеческом организме умирает и заменяется посредством митоза огромное количество клеток.
Создание клеток с одинарным числом хромосом требует иного способа деления, он называется мейозом. При оплодотворении — клетки с одинарным набором хромосом сливаются, и вновь образуется клетка с 46 хромосомами, которая и дает начало новому организму. Мейоз предотвращает удвоение числа хромосом в каждом поколении.
В разных органах и тканях жизнь одной клетки имеет разную продолжительность. Например, нервные клетки не меняются. Зато клеткам печени, крови и кожи несколько раз в год приходит замена.
Ткани
Ткани — это группы клеток, сходных по происхождению, строению и функциям. Например, эпителиальная ткань (эпителий) покрывает поверхность тела снаружи и изнутри, выстилает все его полости. Следовательно, она выполняет функции защиты, всасывания, секреции и восприятия раздражения. Соединительная ткань включает в себя кости и сухожилия, жидкие ткани (кровь и лимфу). Она участвует в обмене веществ и в формировании иммунитета, образует скелет, является структурой многих органов. Мышечная ткань обеспечивает движение человека или его отдельных органов. Нервная ткань способствует слаженной работе всех органов.
Системы органов
Группы органов, выполняющих общие функции, объединены в системы. Человеческий организм состоит из пищеварительной, костной, мышечной и кожной, лимфатической, сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной, выделительной и эндокринной системы. Каждая система выполняет определенную функцию. От качества ее исполнения зависит здоровье организма в целом. Функции связаны между собой, и разные системы оказывают друг другу помощь в их исполнении. Природа дала человеческому организму уникальный механизм саморегуляции и самовосстановления.
Полости тела
Полость тела — это ограниченное внутренней поверхностью стенки тела пространство, в котором расположены внутренние органы. В черепе человека расположены: черепная, носовая и околоносовые полости. В туловище находятся грудная клетка и брюшная полость. Последняя, в свою очередь, подразделяется на собственно брюшную полость и полость малого таза. Большие полости отделяются друг от друга перегородками. Так, перегородкой носовой полости является мягкое нёбо, полость черепа выстилают мозговые оболочки, а грудную клетку и брюшную полость разделяет диафрагма. Перегородки одновременно и позволяют полостям сообщаться между собой, способствуя согласованной и сбалансированной работе органов, систем органов и всего организма в целом. Важнейшие же органы человеческого тела расположены в полости черепа, грудной клетке и брюшной полости.
Полость черепа
Череп защищает мозг и органы чувств от различных повреждений. Мозг — это похожее на желе вещество, покрытое очень прочной мозговой оболочкой. Он заполняет всю черепную полость. Когда растет мозг, растет и череп. У новорожденного кости черепа подвижны, потому что соединяются между собой хрящом. В двухлетнем возрасте у ребенка хрящ полностью заменяется костью, и череп его отвердевает. Помимо этого, череп является началом и опорой для элементов пищеварительной и дыхательной систем. У его основания имеется несколько отверстий, позволяющих артериям, венам и нервам проходить внутрь. Самым же большим отверстием является проход для спинного мозга.
Грудная полость
Грудная полость — это пространство, ограниченное внутренней поверхностью грудной клетки и верхней поверхностью диафрагмы. Грудная клетка представляет собой костный каркас, где находятся сердце, легкие, вилочковая железа и пищевод. Легкие осуществляют постоянную перекачку кислорода из воздуха в клетки организма и перенос углекислоты из клеток в атмосферу. Воздух в легкие поступает через трахею, которая ведет из гортани в грудную клетку, и там разделяется на 2 главных бронха. Главные бронхи затем разветвляются и переносят из воздуха в кровь кислород, а из крови в воздух — углекислый газ. Сердце, которое лежит между двумя легкими в собственной оболочке (околосердечной сумке), получает кровь через правое предсердие и правый желудочек и откачивает ее в легкие. Там кровь насыщается кислородом, возвращается в левые предсердие и желудочек, а затем поступает в главную артерию тела — аорту. Пока человек жив, дыхание и кровообращение в его организме не прекращаются.
Брюшная полость
Брюшная полость — это самая большая полость человеческого тела. Она занимает пространство под диафрагмой и доходит до паховой области. Спереди ее прикрывает мышечный пресс, а сзади ограничивает позвоночник. Разделяется на собственно брюшную полость и полость таза. В брюшной полости расположены селезенка, и большая часть пищеварительного тракта — желудок, почти весь кишечник, печень с желчным пузырем и поджелудочная железа, а также часть выделительной системы — почки и мочеточники, ведущие в мочевой пузырь. Сам же мочевой пузырь, прямая кишка и репродуктивные органы расположены в полости таза.
Брюшина и органы брюшной полости
Множество органов брюшной полости помещаются в относительно небольшом пространстве благодаря оболочке — брюшине. Ее складки-дупликатуры, которые называются брыжейками, прикрепляют к брюшине внутренние органы. Через брыжейки осуществляются иннервация и кровоснабжение органов. Существуют висцеральная (покрывающая органы) и париетальная (пристеночная) брюшины, переходящими друг в друга с формированием замкнутого мешка (брюшной полости). Париетальная брюшина имеет чувствительные нервные узлы. Поэтому любое повреждение или воспаление участка брюшины вызывает острую боль — сигнал, что надо принимать меры для лечения. Висцеральная брюшина не настолько чувствительна, но боль всё же ощущается и здесь, например, при растяжении или вздутии кишок.
Оболочки тела
Оболочки — это слои тканей, которые покрывают, выстилают и разделяют внутренние органы. Существует несколько типов оболочек.
Слизистые оболочки обычно выстилают изнутри трубчатые органы, например, пищевод и кишечник. В них имеются особые клетки, выделяющие вязкую жидкость — слизь. Она участвует в борьбе с инфекцией, а также увлажняет и сохраняет пластичность внутренней поверхности различных органов и их систем. В оболочках, выстилающих кишечник, имеются отростки-ворсинки, что увеличивает площадь их поверхности. Большая часть слизистой оболочки матки (эндометрия) изливается во время менструации каждый месяц, а затем восстанавливается.
Синовиальные оболочки покрывают сухожилия и поверхности суставов. Они содержат смазывающую (синовиальную) жидкость, которая защищает и смазывает суставы.
Серозные оболочки защищают органы грудной клетки и желудок. Они находятся в плевре и в брюшной полости.
Мозговые оболочки защищают головной и спинной мозг.
Зародыш в теле матери защищен от ударов особой — амниотической оболочкой. После родов эта оболочка выходит вместе с плацентой.
Обмен веществ
Обмен веществ, или метаболизм — это набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Он включает в себя усвоение организмом веществ из окружающей среды, их переработку и выделение продуктов распада. В основе обмена веществ лежат взаимосвязанные процессы анаболизма (образование веществ) и катаболизма (распада веществ). Так, синтез белков из аминокислот, синтез жиров и углеводов — это анаболизм, при котором накапливается энергия и материал для роста клеток и тканей. Расщепление белков на аминокислоты, жиров — на глицерин и жирные кислоты, а углеводов — на простые сахара глюкозу, фруктозу и галактозу — это катаболизм, при котором выделяется необходимая организму энергия. Функционирование человеческого организма невозможно без ферментов и гормонов. С помощью ферментов происходят синтез белка, переваривание пищи, дыхание, кровообращение. Гормоны же регулируют различные физиологические процессы, в том числе обмен веществ, рост, половые функции. Организм ребенка или подростка получает от расщепления пищи энергии больше, чем расходует. Это ему необходимо для роста и развития. В организме взрослых избыток энергии (пищи) накапливается в виде жира. А большие траты энергии способствуют потере веса.
Обмен белков, жиров и углеводов
Белки являются основной составной частью клеточного вещества. В пищеварительном тракте они расщепляются до аминокислот, которые всасываются в кишечнике и поступают в кровь. Из них клетки организма образуют новые белки. Однако уже не те, которые входили в состав пищи, а свойственные только человеческому телу. Так как в организме происходит непрерывное отмирание старых клеток, то взамен их всё время создаются новые. Для их построения и нужен белок.
Жиры всасываются в кишечнике в виде глицерина и жирных кислот. Уже в клетках ворсинок кишечника молекула жира восстанавливается. Образующийся жир поступает сначала в лимфу, далее по лимфатическим сосудам в кровеносную систему и разносится кровью по всему организму. Жиры входят в состав клетки (протоплазмы, ядра и оболочки).
Углеводы всасываются в кровь в виде моносахаридов, главным образом глюкозы (виноградного сахара). Откладываются они в организме в виде животного крахмала — гликогена. По мере необходимости гликоген расщепляется на моносахариды и поступает в кровь. Гликоген откладывается главным образом в печени и мышцах. Избыток углеводов может превращаться в организме в жир.
Некоторые аминокислоты синтезируются в организме, однако многие человек должен получать с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимыми. Среди них: валин, гистидин, лейцин, триптофан и др. Поэтому желающим сесть на диету необходимо, прежде всего, посоветоваться со специалистами, иначе можно лишиться нужных для организма веществ и тяжело заболеть. Многие нарушения метаболизма вызываются врожденной и наследственной недостаточностью работы ферментов, что ведет к накоплению ядовитых веществ в организме.
Гомеостаз
Человеческий организм, чтобы оставаться здоровым, должен постоянно поддерживать внутреннее равновесие при изменяющихся внешних обстоятельствах. Такая способность к саморегуляции и называется гомеостазом. Гомеостаз обеспечивается разными механизмами, которые вместе образуют единую регуляторную систему, отвечающую за все функции тела человека. Потому что, если даже один из механизмов выходит из равновесия, страдает весь организм.
Гомеостаз осуществляется в режиме обратной связи. Это значит, что если при каком-то процессе вырабатывается слишком много вещества (или энергии), то оно (или она) начинает тормозить собственную выработку. Если же этого вещества мало, то его недостаток активирует выработку. В организме, для надежности, многие подобные системы дублируются, выполняя одинаковые функции.
Благодаря механизмам регуляции гомеостаза обеспечивается нормальная жизнедеятельность организма и функционирование всех его систем. Поэтому человеческое тело способно сопротивляться болезням, восстанавливаться после стресса и не изменяться под неблагоприятным воздействием извне.
Один из таких механизмов — это процесс терморегуляции. Даже на самые резкие изменения температуры окружающей среды организм реагирует колебаниями, не превышающими десятых долей градуса. Изменение же температуры тела в течение суток (утром ближе к 36, вечером — к 37 градусам) свидетельствует о том, что благодаря гомеостазу могут сдвигаться величины регулируемого показателя в соответствии с потребностями организма.
Органы, обеспечивающие гомеостаз
За гомеостаз отвечают вегетативная нервная и эндокринная системы. Они независимо от нашего сознания регулируют функцию сердца, легких, желудка, кишечника, мочевого пузыря, половых органов и кровеносных сосудов. Реакция вегетативной нервной системы быстрая и длится необходимое организму время. Эндокринная система реагирует гораздо медленнее, но ее действие длится дольше. В некоторых случаях обе системы работают независимо.
Ярким примером гомеостаза является регуляция количества воды в организме. Человек примерно на 60% состоит из воды. В его жировых тканях воды 20% от общей массы, в костях — 28%, в печени — 70%, в мышцах — 75%, в крови — 90%, в мозге — 85%. В некоторых случаях содержание воды уменьшается, и сигнал, поступающий в нервную систему, точнее — в гипоталамус, приводит к ощущению жажды. Кроме этого, гипоталамус инициирует синтез гормонов, влияющих на содержание воды.
