Изучением строения человеческого организма, а также отдельных его органов и систем занимается наука анатомия (от греч. anatome — «рассечение», «расчленение»). Значительных успехов в этой области добились древние египтяне: бальзамируя тела умерших, они собрали много информации о строении и расположении важнейших органов человека.

В наши дни анатомия состоит из нескольких дисциплин: остеология (изучает кости), синдесмология (суставы), миология (мышцы), неврология (нервную систему), ангиология (артерии), спланхнология (внутренние органы), эстезиология (органы чувств).

Клетки — строительный материал для тканей

Каждый живой организм состоит из клеток. Клетка также является живым организмом: она питается, размножается и взаимодействует с другими клетками.

Каждая клетка состоит из ядра, содержащего ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). В этом веществе закодирована вся генетическая информация о человеке. Ядро окружено цитоплазмой — жидкостью, в которой растворены различные питательные вещества: белки, углеводы и т. п. Сверху клетка покрыта очень тонкой оболочкой — мембраной.

Множество клеток одного типа составляют ткани, каждая из которых выполняет свои задачи. Так, например, клетки кожи защищают организм от различных неблагоприятных воздействий, клетки мышц выполняют разнообразную работу, красные клетки крови переносят кислород, а нервные клетки передают команды от мозга остальным клеткам.

Отработавшую клетку замещает новая

При изучении клетки с помощью электронного микроскопа, увеличивающего в 100 тыс. раз, было обнаружено, что в оболочке ядра есть отверстия. Около них находятся крошечные шарики — рибосомы, которые изготовляют вещества, составляющие саму клетку.

Кроме того, с помощью микроскопа удалось проследить за процессом деления клетки, благодаря которому на место клетки, выработавшей свой ресурс, приходит новая.

Имеет много центров и два полушария

Мозг человека состоит из миллиардов нервных клеток и нервных волокон. Только в слое серого вещества, которое облегает мозг, таких клеток 14 млрд. Разные участки головного мозга отвечают за определенные функции человеческого организма. Так, например, есть центр, отвечающий за движение туловища, центры слуха, обоняния и восприятия вкуса, зрительный центр, мозжечок (координация движений) и т. п. Мозг человека разделен на две большие части — левое и правое полушарии. У большинства людей главным является левое полушарие. Если работа главного полушария нарушается, человек теряет способность говорить и понимать речь.

Помнит важное и забывает ненужное

Головной мозг способен сохранять и воспроизводить то, что человек в прошлом чувствовал, переживал, делал, думал. Эта способность называется памятью. Благодаря памяти люди могут сохранять и использовать накопленный ими опыт, знания, передавать их следующим поколениям.

Особенность головного мозга состоит не только в умении запоминать то, что необходимо и интересно, но и в способности забывать ненужное. Ведь существует такая информация, которую необходимо помнить всю жизнь, а есть и та, что лишь перегружает мозг всякими пустяками.

Коэффициент интеллекта

Для измерения уровня умственного развития немецкий ученый Уильям Льюис Штерн (1871 — 1938) еще в 1912 г. ввел такое понятие, как «коэффициент интеллекта» (IQ). Он определяется по результатам специальных тестов. IQ между 90 и 100 является средним, результаты, которые превышают 110, будут превосходными, а значение IQ менее 70 часто квалифицируется как умственная отсталость.

Не вес мозга определяет интеллект человека

Современная наука опровергла существовавшее ранее мнение о том, что вес головного мозга и уровень интеллекта взаимозависимы. На самом деле главное — это количество серых клеток в коре мозга. Мозг мужчины весит в среднем 1375 г. Мозг известного французского писателя Анатоля Франса весил 1160 г, итальянского живописца Рафаэля Санти — 1161 г, а самый большой мозг весом в 2850 г принадлежал пациенту психиатрической лечебницы — слабоумному эпилептику.

Проводники импульсов

Нервная система соединяет все части организма в единое целое и передает различным органам тела приказы от мозга. По нервам с огромной скоростью идут импульсы — сигналы от органов чувств к мозгу, а от него — команды мышцам. Например, вы укололи палец, но еще не успели почувствовать боль и испугаться, как рука сама отдернулась. Чувствительные клетки, размещенные на пальце, «услышали» давление, и сообщение об этом понеслось в спинной мозг (самый большой нерв, который проходит через весь позвоночник и соединяет все нервы тела с мозгом). Оттуда мгновенно пришел приказ мышцам руки немедленно сократиться. Рука отдернулась. Одновременно информация об уколе пошла в головной мозг, вы начали чувствовать боль и стали думать, как помочь поврежденному пальцу.

Контролирует неосознанные действия

Кроме нервной системы, которая отвечает за все наши осознанные действия и за ответные реакции на внешние раздражители (она называется центральной нервной системой), существует еще периферическая нервная система. Она контролирует неосознанные действия, которые совершаются в организме автоматически — пищеварение, дыхание, биение сердца и т. п.

Крепкий сон обеспечит прекрасное самочувствие

В среднем человек спит около 8 часов в сутки. Получается, что треть своей жизни он тратит на, казалось бы, совсем ненужное занятие. Однако именно столько времени необходимо для нормального функционирования всего организма. Во сне отдыхают мышцы, организм получает возможность восстановить или заменить поврежденные клетки, привести в порядок нервную систему. Поэтому хорошо выспавшийся человек всегда выглядит бодрым и находится в отличном настроении.

Сон отключает нервы

Механизм сна полностью до сих пор не изучен. Ученые склоняются к мнению, что в нашем мозге есть специальный участок — «центр сна». Он может совершать два действия: блокировать мозг, лишая нас сознания («мозговой сон»), и отключать нервы, идущие от мозга к внутренним органам и конечностям («сон организма»). Обычно, когда мы спим, происходят одновременно оба этих действия. Но иногда происходят «сбои» — например, у людей, страдающих лунатизмом, мозг может спать в то время, как тело бодрствует.

Кровеносная система

Кровь разносит по нашему организму питательные вещества и кислород, а также удаляет отходы. Она обеспечивает наше тело гормонами и другими химическими веществами, помогает организму бороться с инфекциями и регулировать температуру тела. Сложнейшая кровеносная система позволяет крови циркулировать по всему телу таким образом, что она достигает каждой из миллиардов клеток.

Красной кровь делают эритроциты

В организме взрослого человека находится примерно 5—6 л крови, а у подростка — 3 л. Основу крови составляет жидкость под названием «плазма». В нее кроме воды входит множество простых и сложных веществ, необходимых для жизни организма: белки, жиры, углеводы, соли, кислоты, витамины и др. Характерный цвет нашей крови придают плавающие в ней красные кровяные тельца — эритроциты. Они содержат гемоглобин, который захватывает кислород из легких, а кровь разносит его по всему организму.

Кроме эритроцитов плазма содержит небольшое количество белых кровяных телец — лейкоцитов. Они защищают организм от болезнетворных микробов — вступая с ними в схватку, они поглощают их и переваривают.

У большинства людей резус-фактор положительный

Долгое время наука не знала, что кровь у людей неодинакова. Поэтому достаточно часто после переливания крови вместо улучшения состояния больной умирал. Оказалось, что по способности группироваться существует 4 типа крови, каждый из которых может дополнительно обладать положительным или отрицательным резус-фактором. Он зависит от того, находится ли в крови конкретного человека на поверхности эритроцитов специальный белок — антиген. У около 85% людей он присутствует и, следовательно, они имеют положительный резус- фактор.

Клетки крови первой группы (О) не слипаются с клетками ни одной из остальных групп — ее можно перелить любому человеку. Людей с такой группой крови называют «универсальными донорами». Человек со второй (А) или третьей (В) группой крови может отдать ее своему «одногруппнику» или человеку с четвертой (АВ) группой, так как она не склеивается с клетками крови других групп.

«Круговорот» крови

Кровеносная система входит в состав сердечно-сосудистой системы, главным органом которой является сердце. Это такая особая мышца, размером с жатый кулак, главной задачей которой является снабжение кровью всех жизненно важных органов нашего организма.

Еще в начале XVII в. выдающийся английский ученый Уильям Гарвей (1578—1657) доказал, что мышечные стенки сердца, то сокращаясь, то расслабляясь, заставляют кровь двигаться в сосудах по кругу: она вытекает из сердца по артериям и возвращается по венам.

Сердце состоит из двух половинок, разделенных сплошной перегородкой. Верхняя часть каждой половины называется предсердием, а нижняя — желудочком. Предсердия перегоняют кровь в желудочки, которые, сжимаясь, выталкивают ее в артерии, после чего наступает пауза, в течение которой сердце наполняется притекающей из вен кровью.

Сердце взрослого человека сжимается и расслабляется около 100 тыс. раз в день и перекачивает при этом почти 14 тыс. литров крови.

Источник кислорода и полезных веществ

Сердце и отходящие от него кровеносные сосуды доставляют органам кислород и питательные вещества и уносят углекислый газ и другие вредные элементы. Кровь, богатая кислородом, поступает в левую половину сердца и оттуда попадает в аорту. Отходящие от нее артерии (от греч. arteria — «кровеносный сосуд», «жила») расположены глубоко в тканях, за исключением запястья, подъема стопы, виска и шеи, поэтому в любом из этих мест прощупывается пульс.

Артерии, многократно разветвляясь, становятся все более мелкими и заканчиваются капиллярами — тончайшими трубочками, которые видны только под микроскопом. Кровь не покидает капилляра. Но стенка у этого капилляра очень тонкая и состоит лишь из одного слоя клеток. Через эту стенку кровь выделяет кислород и питательные вещества в прилегающие ткани. Взамен она вбирает углекислый газ и продукты распада, которые отдают окружающие ткани. Из капилляров кровь попадает в мельчайшие вены. Соединяясь друг с другом, они становятся все более крупными. По венам кровь и попадает в сердце.

Как две большие губки

Всем клеткам нашего организма ежесекундно необходим кислород, входящий в состав воздуха. Чтобы кровь обогатилась кислородом, ей нужно попасть в легочную артерию, разветвления которой подходят к легким. Сами легкие состоят из бесчисленного множества крохотных пузырьков — альвеол (от лат. alveolus — «ячейка», «пузырек») — и похожи на две большие губки. Стенки альвеол оплетены густой сетью капилляров. Когда мы вдыхаем, альвеолы наполняются свежим воздухом. Через тонкие стенки капилляра и альвеолы кислород легко проникает в кровь, а в обмен кровь отдает альвеолам скопившийся в ней вредный углекислый газ — его-то мы и выдыхаем. Несмотря на то что размеры легких человека относительно небольшие, общая площадь всех альвеол огромна — около 150 м².

Борцы с инфекциями

В горле с двух сторон, позади языка, расположены несколько пар небольших комочков специальной ткани — миндалины (одна из пар носит название «аденоиды»). Они составляют первую линию обороны против инфекций, попадающих в организм при вдохе. Микробы, попадая на поверхность миндалин, окружаются белыми кровяными клетками и уничтожаются. Иногда микробы активизируются внутри ткани миндалин, и это может стать причиной воспаления всей миндалины — тонзиллита. При правильном лечении оно проходит за 3—5 дней.

Нос — фильтр для легких

Дыхание — процесс одновременно сознательный и бессознательный, происходящий постоянно, даже тогда, когда мы об этом не думаем или спим. Но при желании мы можем прервать дыхание на короткое время, например, находясь под водой.

Когда человек делает вдох, воздух поступает в организм через верхний дыхательный тракт. Начинается он с носа. Здесь отсеиваются или отфильтровываются частицы, которые могут быть вредны для легких. Кроме того, в носу вдыхаемый воздух согревается и увлажняется.

Из носа воздух проходит вниз и попадает в дыхательное горло — трахею, которая устроена так, что когда мы что-нибудь глотаем, она закрывается маленькой «заслонкой», и крошки пищи не попадают в легкие. Трахея разветвляется на две широкие трубки — бронхи (от греч. bronchos — «дыхательное горло», «трахея»), они ведут в правое и левое легкие.

Производитель энергии

Для того чтобы обеспечить работу всех органов и клеток нашего тела, необходимо много энергии. Ее человек получает из пищи. Производство энергии происходит в результате слаженной работы многих органов, объединенных в единую пищеварительную систему. В нее входят ротовая полость, слюнные железы, глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка, железы желудка и тонкой кишки, печень, поджелудочная железа и желчный пузырь.

Как следует из названия, в органах пищеварения основные питательные вещества, содержащиеся в пище, — белки, жиры и углеводы — перевариваются. Их частицы расщепляются на более мелкие составляющие, которые проникают в кровь и доставляются всем клеткам организма.

«Место» пищеварительной системы

Практически все органы пищеварительной системы находятся в брюшной полости — пространстве, ограниченном спереди и с боков брюшной стенкой, сверху — диафрагмой, сзади — поясничными позвонками и мышцами, а снизу — стенками малого таза. Мышцы переднего отдела брюшной стенки — брюшной пресс — помогают внутренним органам сохранять вертикальное положение и предохраняют их от механических воздействий.

Процесс получения питательных веществ

Процесс пищеварения начинается уже во рту, где еда пережевывается и смешивается со слюной, которая разлагает крахмалы. Затем еда по пищеводу поступает в желудок, в котором и происходит большая часть процесса пищеварения. Здесь соки, выделяющиеся из стенок желудка, тщательно смешиваются с пищей. Дальше эта смесь поступает в тонкую кишку — трубку длиной около 7 м, скрученную спиралью. В первой части тонкого кишечника — двенадцатиперстной кишке — под воздействием соков, поступающих из поджелудочной железы и печени, пищеварение продолжается. Здесь завершается разложение протеинов на аминокислоты, жиры распадаются на более мелкие составляющие и заканчивается преобразование крахмала в сахар. Когда переваренные вещества распространяются по стенкам малого кишечника, которые покрыты миллионами мелких щупальцеобразных кишечных ворсинок, они передаются крови. Так питательные вещества добираются до всех клеток организма. Остатки пищи поступают в толстый кишечник, затвердевают, так как из них здесь высасывается вода, и выводятся из организма.

Избавляют от ненужных веществ и регулируют водообмен

Почки помогают организму выводить нежелательные вещества. Они представляют собой два плоских, длиной около 10 см, твердых органа в форме боба, которые расположены с двух сторон от позвоночника приблизительно на уровне талии.

Через почки ежеминутно проходит больше крови, чем через любой другой орган. Здесь она попадает в капилляры, которые заканчиваются клубочками, покрытыми тончайшей пленкой. Каждая почка содержит более миллиона этих клубочков. Они позволяют некоторой части жидкости из крови, которая содержит растворенные вещества, — моче, проходить через пленку. В дальнейшем моча проходит по тонким канальцам, оболочки которых занимаются обменом веществ между кровью и мочой. Так необходимые организму вещества и часть воды попадают обратно в кровь. Таким образом, почки позволяют организму не только избавиться от ненужных веществ, но и одновременно следят за тем, чтобы в нем сохранялись полезные вещества. Кроме того, почки регулируют количество воды в крови. Обработанная моча идет вниз по двум трубкам — мочеиспускательным каналам, и попадает в мочевой пузырь, откуда потом выводится.

Фильтр организма

Печень является одним из самых тяжелых органов (второй после мозга). У взрослого человека она в среднем весит около одного килограмма. Такие габариты необходимы для того, чтобы печень эффективно выполняла все возложенные на нее функции. Во-первых, она производит пищеварительные соки. Во-вторых, она является своеобразным фильтром, в котором вся пища, поступающая из кишечника, подвергается химической обработке (например, чужеродный белок преобразуется в человеческий белок). В-третьих, печень очищает пищу от ядов (например, содержащийся в кофе кофеин организм воспринимает как яд, и печень преобразует его в безвредные соединения). В-четвертых, она обрабатывает жир так, что крупные частицы, содержащиеся в переваренной пище, распадаются на очень мелкие, что позволяет организму усваивать их.

Органы чувств

Для ориентации в окружающем мире человеку даны органы чувств. Самыми важными из них являются зрение, слух, обоняние, осязание и вкусовые ощущения.

Сверхчувствительные бугорки

Различать вкусовые ощущения человеку помогает язык. Это мышечный орган, находящийся в ротовой полости, длиной около 9 см, шириной — 5 см и весом почти 50 г. Язык формируют мышцы, соединенные с основанием нижней челюсти и позволяющие ему выполнять множество движений, например, скручиваться, сжиматься, вращаться и т. д. На языке находится около 10 тыс. маленьких бугорков — вкусовых сосочков. При пережевывании частички пищи воздействуют на них. Вкусовые сосочки, расположенные в различных областях языка, улавливают, как правило, одно из вкусовых ощущений — сладкое, соленое, горькое и кислое. Каждый бугорок снабжен примерно 50 волокнами, которые передают информацию через нервную систему в мозг. Чувствительность бугорков такова, что уже при содержании в продукте 0,5% сахара возникает ощущение сладкого, при 0,25% соли — соленого, при 0,002% горького — ощущение горечи, а для появления ощущения кислого достаточно 0,001% кислоты.

Улавливатель запахов

Наш нос способен улавливать огромное количество запахов. Этот процесс называется обонянием. В верхней задней части носовой полости находится около 200 млн обонятельных клеток — обонятельных рецепторов. Они снабжены детекторами запахов — нервными окончаниями в виде волосков, улавливающих запах и передающих его в мозг, который анализирует ощущения и выбирает один из 3 тыс. вариантов (собака различает около 100 тыс. запахов). Человек ощущает запах при концентрации вещества в 500 млн молекул на 1 м³ воздуха (собаке достаточно всего около 200 тыс. молекул).

Существуют следующие основные группы запахов: фруктовые (эфирные), камфарные или миндальные (ароматные), цветочные (душистые), мускусные, чесночные, запахи горелого, сырные, запахи жира или пота (потовые), зловонные (отталкивающие) и гнилостные (тошнотворные).

Глаза фиксируют перевернутое изображение

Глаза позволяют человеку не только отличать свет от тьмы, видеть контуры предметов, оценивать размеры и расстояние до них, но и наслаждаться многообразием красок, которые щедро дарит нам природа.

Свет, отразившийся от предмета, попадает в черный кружок в центре глаза — зрачок. Вокруг зрачка находится радужная оболочка. Она имеет различный цвет и может менять свои размеры — при ярком свете она расширяется, и поэтому зрачок сужается, пропуская вовнутрь меньше света.

Лучи света, проникнув через зрачок, фокусируются своеобразной линзой — хрусталиком, и на задней стенке глаза — сетчатке — возникает перевернутое изображение предмета. Сетчатка содержит около 130 млн светочувствительных клеток, которые посылают сигналы по зрительному нерву в мозг, где они преобразовываются в изображение. При этом мозг «переворачивает» его и мы воспринимаем предмет правильно.

Ориентация в темноте

Ученые считают, что из всех органов чувств наши далекие предки чаще всего пользовались осязанием. Не случайно осязание у слепых развито гораздо сильнее, чем у зрячих, так как оно помогает им ориентироваться в окружающем мире.

Осязание заключается в способности нашего организма воспринимать ощущения прикосновения, давления, растяжения, температуры с помощью различных датчиков — рецепторов, в больших количествах расположенных на коже и слизистых оболочках губ, языка и др. Сигналы от них передаются по нервам в головной мозг, где анализируются. Так, например, чрезмерное раздражение рецепторов (укол иголкой, ожог) воспринимается как ощущение боли.

Способно услышать тиканье часов

Человек улавливает звуки с помощью уха. Этот орган может воспринимать как тихое тиканье часов, так и оглушительные взрывы. На входе уха находится ушная раковина, которая собирает звуки и направляет их в звуковой канал. Внутри него находится барабанная перепонка, которая под воздействием звуковых волн начинает колебаться. Эти колебания по слуховому нерву передаются в мозг, который на основе собираемой годами информации принимает решение, какой из звуков мы слышим.

Прочная как сталь

Кости человека составляют скелет, который нужен для того, чтобы поддерживать наше тело (иначе оно напоминало бы бесформенную массу). Кость — это живая ткань, которая состоит из коллагена, придающего гибкость, и кальция, обеспечивающего прочность. Сочетание этих двух компонентов делают кость прочной как сталь, но при этом в 5 раз более легкой. Внутренняя полость костей заполнена костным мозгом, который участвует в производстве клеток крови.

У маленьких детей костей больше, чем у взрослых

Скелет человека служит опорой телу, определяет его форму и защищает внутренние органы от повреждений (например, кости черепа защищают мозг, а грудная клетка — сердце и легкие). Всего скелет человека состоит из 206 костей, причем у маленьких детей их даже больше, но с возрастом некоторые кости прочно срастаются между собой. Многие из них соединены подвижно с помощью суставов и связок. Благодаря этому человек имеет возможность двигаться. Кости приводятся в движение мышцами, которые своими окончаниями крепятся к костям.

Стремя — самая маленькая кость

Скелет человека весит около 17 кг и состоит из плоских костей (лопаточных), длинных (бедренных) и коротких (коленная чашка). Самой маленькой косточкой является стремя. Она находится в среднем ухе и имеет длину всего 3 мм. Самая длинная кость — бедренная, которая у мужчины среднего роста достигает длины в 50 см.

Основу человеческого скелета составляет гибкий стержень — позвоночник. Он состоит из отдельных позвонков — косточек, похожих на шайбы. Между позвонками находятся пружинящие прокладки хрящей, которые придают позвоночнику гибкость. Хрящ не только покрывает поверхность сочленяющихся костей в суставах, но и участвует в формировании некоторых органов — ушей, носа и т. п.

Гиперрост

В жизни человека существуют два этапа ускоренного роста: первый приходится на первый год жизни, когда ребенок вырастает примерно с 50 до 80 см, а второй этап совпадает с периодом полового созревания, когда за два года подросток вырастает на 20 см. Впрочем, это средние цифры, так как самый высокий человек в мире имеет рост 2,72 м, а самый низкий — 55 см.

Сердце — тоже мышца

С помощью мышц человек способен приводить в движение различные части тела. Для этого существует три типа мышц: скелетные (поперечно-полосатые), гладкие и мышца сердца. В беге участвуют скелетные мышцы, при переваривании пищи работают гладкие мышцы, а сердце относится к третьему типу — оно работает постоянно, разнося кровь по всему телу.

Работают в паре

К костям мышцы присоединяются с помощью сухожилий, волокна которых на одном конце вплетены в мышечную ткань, а на другом — в надкостницу. Когда мышцы сокращаются, кости, к которым они прикреплены, приводятся в движение.

Большинство мышц работают в паре: когда одна сокращается, другая расслабляется. Двуглавая мышца плеча, сокращаясь и укорачиваясь, сгибает руку (трехглавая при этом расслабляется), а когда сокращается трехглавая (двуглавая расслаблена), рука распрямляется.

Защитный слой человека

Вся поверхность человеческого тела покрыта прочным и очень эластичным покровом — кожей. Она не только защищает внутренние органы от физических воздействий и микробов, но и сохраняет влагу в теле, ограждая его от пересыхания, и занимается его терморегуляцией. Толщина кожного покрова различна: от 1 мм на веках до 5 и более миллиметров на ступнях.

Кожа состоит из нескольких слоев: под тонкой надкожицей расположен более толстый слой, в котором находятся корни волос, маленькие потовые железы, кровеносные сосуды и большое количество различных чувствительных рецепторов.

Кожа темная — виноват меланин

Сама по себе человеческая кожа имеет молочно-белый оттенок. А многочисленные различия в цветах кожи, свойственные тем или иным расам, зависят от наличия в ней цветовых компонентов. Так, например, желтый оттенок связан с присутствием в коже желтого пигмента, а черный — зависит от количества меланина. Это вещество по цвету коричневое, но в большом количестве оно кажется черным. Солнечный свет обладает способностью образовывать в коже меланин, поэтому даже представители европеоидной расы после загара могут иметь красивый шоколадный оттенок кожи.

Работают в паре

К костям мышцы присоединяются с помощью сухожилий, волокна которых на одном конце вплетены в мышечную ткань, а на другом — в надкостницу. Когда мышцы сокращаются, кости, к которым они прикреплены, приводятся в движение.

Большинство мышц работают в паре: когда одна сокращается, другая расслабляется. Двуглавая мышца плеча, сокращаясь и укорачиваясь, сгибает руку (трехглавая при этом расслабляется), а когда сокращается трехглавая (двуглавая расслаблена), рука распрямляется.