Строение органов человека

Костная система

Человеческий скелет представляет собой набор костей, пассивную часть опорно-двигательного аппарата. Он поддерживает мягкие ткани, служит точкой крепления для мышц (рычажная система) и действует как сосуд и защитник для внутренних органов. Человеческий скелет состоит из двухсот нескольких отдельных костей, почти все из которых соединены в единое целое при помощи суставов, связок и других соединений. Все кости скелета разделены на подгруппы:

• Осевой скелет Череп,
• костное основание головы, является сосудом мозга и органов зрения, слуха и обоняния.

Череп имеет две секции: мозговую и лицевую.

Грудная клетка в форме сжатого усеченного конуса является костным основанием грудной клетки и сосудом для внутренних органов. Он состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудины. Позвоночник является главной осью тела, опорой всего скелета; внутри позвоночного канала проходит спинной мозг.

Присадочный скелетный пояс верхних конечностей – позволяет прикрепить верхние конечности к осевому скелету. Она состоит из парных лопаток и ключиц. Верхние конечности – максимально приспособлены для рабочей деятельности. Конечность состоит из трех частей: плеча, предплечья и руки.

Пояс нижней конечности обеспечивает соединение нижних конечностей с осевым скелетом, а также является сосудом и опорой для органов пищеварительной, мочевыделительной и генитальной систем. Нижние конечности – приспособлены для поддержки и перемещения тела в пространстве во всех направлениях, кроме вертикального вверх (без прыжков).

Помимо механических функций, обеспечивающих поддержание формы тела, позволяющих двигаться и защищающих внутренние органы, скелет является также местом образования крови: В костном мозге образуются новые клетки крови. Кроме того, скелет играет важную роль в минеральном метаболизме в качестве хранилища большей части кальция и фосфора в организме.

Организм и его составные элементы

Так как объектом изучения анатомии является организм, изложим сначала общий взгляд на его строение. В понимании организма наиболее ярко проявляется разница между материалистическим и идеалистическим мировоззрением в анатомии. Механистический материализм смотрит на организм как на простую механическую сумму органов (Морганьи)

Организм – это высшее единство белковых тел*, способных к обмену веществ с окружающей его средой, к росту и размножению. Это исторически сложившаяся, целостная, все время меняющаяся система, имеющая свое особое строение и развитие.

* ()

Существенным моментом жизни организма является постоянный обмен веществ с окружающей его внешней природой. С прекращением обмена прекращается и жизнь (Ф. Энгельс).

С развитием кибернетики возникло мнение, что одним из основных свойств живой материи является способность к управлению.

Кибернетика учит, что живой организм – это уникальная кибернетическая машина, способная к самоуправлению.

Еще И. П. Павлов писал: “Человек есть … система (грубее говоря – машина) … подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам; но система … единственная по высочайшему саморегулированию”. “…Система в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстановляющая, поправляющая и даже совершенствующая”*.

* ()

Организм построен из отдельных частных структур – органов, тканей и тканевых элементов, объединенных в единое целое.

В процессе эволюции живых существ возникли сначала неклеточные формы жизни (белковые “монеры”, вирусы и т. п.), затем клеточные формы (одноклеточные и простейшие многоклеточные организмы). При дальнейшем усложнении организации отдельные части организмов стали специализироваться на выполнении отдельных функций, благодаря которым организм приспосабливался к условиям своего существования.

Отражая этот процесс дифференцировки, организм человека содержит в своем теле все эти структуры. Клетки в организме человека, как и всех многоклеточных животных, существуют только в составе тканей.

Органоиды клетки

Постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет свои особые функции, называются органоидами. В клетке они играют ту же роль, что и органы в организме.

Основными мембранными структурами клетки являются цитоплазматическая мембрана, отделяющая клетку от соседних клеток или межклеточного вещества, эндоплазматический ретикулум, аппарт Гольджи, митохондриальная и ядерная мембраны. Каждая из этих мембран имеет особенности строения и определённые функции, но все они построены по одному типу.

Функции цитоплазматической мембраны:

1. Ограничение содержимого цитоплазмы от внешней среды образованием поверхности клетки.
2. Защита от повреждений.
3. Распределение внутриклеточной среды на отсеки, в которых протекают определённые метаболические процессы.
4. Избирательный транспорт веществ (полупроницаемость). Наружная цитоплазматическая мембрана легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Например, концентрация ионов К всегда выше в клетке, чем в окружающей среде. Напротив, ионов Na всегда больше в межклеточной жидкости. Мембрана регулирует поступление в клетку определённых ионов и молекул и выведение веществ из клетки.
5. Энерготрансформирующая функция — преобразование электрической энергии в химическую.
6. Рецепция (связывание) и проведение регуляторных сигналов в клетку.
7. Секреция веществ.
8. Образование межклеточных контактов, соединение клеток и тканей.

Эндоплазматическая сеть — мембранная разветвлённая система каналов диаметром 25–75 нм и полостей, пронизывающих цитоплазму. Особенно много каналов в клетках с интенсивным обменом веществ, по которым транспортируются синтезированные на мембранах вещества.

Различают два типа мембран эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая (или гранулярную, содержащую рибосомы). На гладких мембранах находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обменах, детоксикации веществ.

Такие мембраны преобладают в клетках сальных желёз, где осуществляется синтез жиров, печени (синтез гликогена). Основная функция шероховатых мембран — синтез белков, который осуществляется в рибосомах. Особенно много шероховатых мембран в железистых и нервных клетках.

Рибосомы — мелкие сферические тельца диаметром 15–35 нм, состоящие из двух субъединиц (большой и малой). Рибосомы содержат белки и р-РНК. Рибосомальная РНК (р-РНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК некоторых хромосом. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро.

В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или быть прикреплёнными к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети (шероховатые мембраны). В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы. В таком комплексе рибосомы связаны длинной молекулой м-РНК. Функция рибосом — участие в синтезе белка.

Аппарат Гольджи — система мембранных трубочек, образующих стопку уплощенных мешочков (цистерн) и связанных с ними систем пузырьков и полостей. Аппарат Гольджи особенно развит в клетках, вырабатывающих белковый секрет, в нейронах, яйцеклетках.

Цистерны соединены каналами ЭПС. Синтезированные на мембранах ЭПС белки, полисахариды, жиры транспортируются к аппарату Гольджи, конденсируются внутри его структур и «упаковываются» в виде секрета, готового либо к выделению, либо к использованию в самой клетке в процессе её жизнедеятельности. Аппарат Гольджи участвует в обновлении биомембран и образовании лизосом.

Лизосомы — маленькие округлые тельца, диаметром около 0,2–0,5 мкм, ограниченные мембраной. Внутри рибосом кислая среда (рН 5) и содержится комплекс (более 30 типов) гидролитических ферментов для расщепления белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и другого. В клетке несколько десятков лизосом (особенно их много в лейкоцитах).

Лизосомы образуются или из структур комплекса Гольджи, или непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и изливают в их полость своё содержимое. Основная функция лизосом — участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ путём фагоцитоза и секреции пищеварительных ферментов.

Митохондрии — мелкие тельца, ограниченные двухслойной мембраной. Митохондрии могут иметь различную форму — сферическую, овальную, цилиндрическую, нитевидную, спиральную, вытянутую, чашевидную, разветвлённую. Размеры их составляют 0,25–1 мкм в диаметре и 1,5–10 мкм в длину.

Стенка митохондрий состоит из двух мембран — наружной гладкой и внутренней складчатой, в которую встроена цепь транспорта электронов, АТФаза, и межмембранного пространства величиной 10–20 нм. От внутренней мембраны вглубь органоида отходят перегородки, или кристы. Складчатость значительно увеличивает внутреннюю поверхность митохондрий.

На мембранах крист в митохондриальном матриксе (внутри митохондрий) располагаются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене (ферменты цикла Кребса, окисления жирных кислот и другие). Митохондрии тесно связаны с мембранами ЭПС, каналы которой нередко открываются прямо в митохондрии.

Число митохондрий может быстро увеличиваться делением, что обусловлено молекулой ДНК, входящей в их состав. Так, внутри митохондрий содержатся собственные ДНК, РНК, рибосомы, белки. Основная функция митохондрий — синтез АТФ в ходе окислительного фосфорилирования (аэробного дыхания клетки).

Органы и системы органов

Каждый орган имеет свою форму и определённое место в организме человека. Органы, выполняющие общие физиологические функции, объединяются в систему органов.

Нервная система осуществляет регуляцию с помощью электрохимических сигналов, нервных импульсов. Эндокринная система действует с помощью биологически активных веществ — гормонов, которые поступают в кровь и, дойдя до органов, изменяют их работу.

Рефлекс и рефлекторная дуга

Деятельность нервной системы носит рефлекторный характер. Рефлекс — закономерная ответная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды, осуществляемая центральной нервной системой в ответ на раздражение рецепторов. Рецепторы — нервные окончания, воспринимающие информацию об изменениях, происходящих во внешней и внутренней среде.

Любое раздражение (механическое, световое, звуковое, химическое, электрическое, температурное), воспринимаемое рецептором, преобразуется в процесс возбуждения. Возбуждение передаётся по чувствительным — центростремительным нервным волокнам в центральную нервную систему, где происходит срочный процесс переработки импульсов.

Рефлекторная дуга — это путь, по которому проходят нервные импульсы от рецепторов к исполнительному органу. Для осуществления любого рефлекса необходима согласованная работа всех звеньев рефлекторной дуги.

Схема рефлекторной дуги.

1. Внешний раздражитель
2. Окончания чувствительного нерва в коже
3. Сенсорный нейрон
4. Синапс
5. Вставочный нейрон
6. Синапс (передача от нейрона к нейрону)
7. Моторный нейрон

В осуществлении любого рефлекторного действия участвуют процессы возбуждения, вызывающие определённую деятельность, и процесс торможения, выключающие те нервные центры, которые мешают осуществлению рефлекторных действий. Процесс торможения противоположен возбуждению.

Таким образом, эти оба процесса (возбуждения и торможения) тесно связаны между собой, что обеспечивает согласованную деятельность всех органов и всего организма.

Системы органов и аппараты

Для выполнения ряда функций одного органа оказывается недостаточно. Поэтому возникают комплексы органов – системы.

Система органов – это совокупность однородных органов, сходных по своему общему строению, функции и развитию. Это морфологическое и функциональное объединение органов, т. е. органов, имеющих общий план строения, общее происхождение и связанных друг с другом анатомически и топографически.

Например, костная система есть совокупность костей, имеющих однородное строение, функцию и*развитие. То же можно сказать про мышечную, сосудистую или нервную систему.

Органы пищеварения, на первый взгляд, отличаются друг от друга, но все они имеют общее происхождение (эпителий большей части пищеварительного тракта, включая печень и поджелудочную железу, является производным энтодермы), общий план строения (3 слоя в стенке пищеварительной трубки) и общую функцию; все они связаны между собой анатомически и близки топографически. Поэтому органы пищеварения также составляют систему*.

* ()

Отдельные органы и системы органов, имеющие неодинаковое строение и развитие, могут объединяться для выполнения общей функции. Такие функциональные объединения разнородных органов называют аппаратом. Например, аппарат движения включает костную систему, соединения костей и мышечную систему.

* ()

Различают следующие системы органов и аппараты.

1. Органы, осуществляющие основной процесс, характеризующий жизнь, – обмен веществ с окружающей средой. Этот процесс представляет единство противоположных явлений – усвоения, ассимиляции, и выделения, диссимиляции. Поэтому имеются органы, посредством которых организм воспринимает пищевые вещества и кислород, составляющие пищеварительную и дыхательную системы, и органы, выделяющие наружу отработанные, ставшие негодными вещества, – мочевыделительная система. Выделение происходит также и через органы пищеварения, дыхания и кожу.

2. Органы, служащие для поддержания вида, – органы размножения, или половые органы; они составляют половую систему.

Мочевыделительная и половая системы тесно связаны между собой по развитию и строению, отчего их объединяют под именем мочеполовой системы.

3. Органы, через посредство которых воспринятый пищеварительной и дыхательной системами материал распределяется по всему организму, а вещества, подлежащие удалению, доставляются к выделительной системе, – органы кровообращения – сердце и сосуды (кровеносные и лимфатические). Они составляют сердечно-сосудистую систему.

4. Органы, осуществляющие химическую связь и регуляцию всех процессов в организме, – железы внутренней секреции, или эндокринные органы; они составляют эндокринный аппарат.

Органы пищеварения, дыхания, мочеотделения, размножения, сосуды и эндокринные железы объединяются вместе под названием органов вегетативной, растительной (vegetatio – растительность), жизни, так как аналогичные им функции наблюдаются и у растений.

5. Органы, служащие для приспособления организма к окружающей среде при помощи движения, составляют аппарат движения, состоящий из рычагов движения – костей (костная система), их соединений (суставов и связок) и приводящих их в движение мышц (мышечная система).

6. Органы, воспринимающие раздражения из внешнего мира, составляющие систему органов чувств.

7. Органы, осуществляющие нервную связь и объединяющие функцию всех органов в единое целое, составляют нервную систему, с которой связана высшая деятельность (психика).

Аппарат движения, органы чувств и нервная система объединяются под названием органов анимальной, животной (animal – животное), жизни, так как функции передвижения и нервной деятельности присущи только животным и почти отсутствуют у растений.

Деление на органы растительной и животной жизни оправдано не только различной функцией этих органов, но и их разным развитием. Так, в теле зародыша закладываются 2 трубки – растительная, из которой развиваются органы пищеварения и дыхания и с которой вступают в связь мочеполовые органы, и животная, из которой возникает нервная система.

Однако, учитывая единство вегетативных и анимальных процессов в целостном организме, следует помнить, что такое деление является относительным, условным, необходимым для удобства изучения.

Аппарат движения, покрытый кожей (т. е. органы животной жизни), образует собственно тело – “сому”, внутри которого находятся полости – грудная и брюшная. Следовательно, сома образует стенки полостей. Содержимое этих полостей называют внутренностями.

К ним относят органы пищеварения, дыхания, мочеотделения, размножения и связанные с ними железы внутренней секреции (т. е. органы растительной жизни). К внутренностям и соме подходят пути, проводящие жидкости, т. е. сосуды, несущие кровь и лимфу и составляющие сосудистую систему, и пути, проводящие раздражения, т. е. нервы, составляющие вместе со спинным и головным мозгом нервную систему.

Пути, проводящие жидкости и раздражения, образуют анатомическую основу объединения организма при помощи нейро-гуморальной регуляции при ведущей роли нервной системы. Поэтому внутренности и сома являются частями единого целого организма и выделяются условно.

В итоге можно наметить следующую схему построения организма: организм – система органов – орган – ткань – клетка – клеточные элементы – молекулы.

Проводя такое деление, необходимо подчеркнуть, что связь между отдельными органами и системами настолько тесна, что изолировать в организме одну систему от другой как в анатомическом, так и в функциональном смысле невозможно. Но для удобства изучения обширного фактического материала и из-за невозможности сразу усвоить строение целостного организма условно принято изучать анатомию по системам, каждой из которых соответствует определенный отдел анатомии: учение о костной системе (остеология), о соединениях костей (артросиндесмология), о мышечной системе (миология), о внутренностях (спланхнология), о сердечнососудистой системе (ангиология), о нервной системе (неврология), об органах чувств (эстезиология) и о железах внутренней секреции (эндокринология).

Соединительные ткани

Соединительные ткани или ткани внутренней среды представлены кровью, лимфой и соединительной тканью. Особенностью этой ткани является наличие, кроме клеточных элементов, большого количества межклеточного вещества, представленного основным веществом и волокнистыми структурами (образованы фибриллярными белками — коллагеном, эластином и т.д.). Соединительная ткань подразделяется на: собственно соединительную, хрящевую, костную.

Собственно соединительная ткань создаёт прослойки внутренних органов, подкожную клетчатку, связки, сухожилия и другое. Хрящевая ткань образует:

• гиалиновый хрящ — образует суставные поверхности;
• волокнистый — находится в межпозвоночных дисках;
• эластический входит — в состав ушных раковин и надгортанника.

Костная ткань формирует кости скелета, прочность которой придают отложения в ней нерастворимых кальциевых солей. Костная ткань принимает участие в минеральном обмене веществ организма. (См. в разделе «Опорно-двигательная система»).

Функции соединительной ткани: защитная, опорная, питательная (трофическая).

Клетки мышечной ткани обладают свойствами: возбудимости, сократимости, проводимости.

Строение и функции ядра

Клетка и её содержимое отделены от внешней среды или от соседних клеток поверхностной структурой. Ядро — важнейший, обязательный органоид животной клетки. Имеет шаровидную или яйцевидную форму, диаметром 10–20 мкм. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной.

Наружная ядерная мембрана с поверхности, обращённой в цитоплазму покрыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети. Обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя основными путями: через ядерные поры и вследствие отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки.

Полость ядра заполнена гелеобразным ядерным соком (кариоплазмой), где содержатся одно или несколько ядрышек, хромосомы, ДНК, РНК, ферменты, рибосомальные и структурные белки хромосом, нуклеотиды, аминокислоты, углеводы, минеральные соли, ионы, а также продукты деятельности ядрышка и хроматина. Ядерный сок выполняет связующую, транспортную и регуляторную функции.

Клеточное ядро как важнейшая составная часть клетки, содержащая ДНК (гены), выполняет следующие функции:

1. Хранение, воспроизведение и передача наследственной генетической информации.
2. Регуляция процессов обмена веществ, биосинтеза веществ, деления, жизненной активности клетки.

В ядре находятся хромосомы, основа которых — молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки. Участки молекул ДНК, ответственные за синтез определённого белка, называют генами. В каждой хромосоме насчитывают миллиарды генов. Контролируя образование белков, гены управляют всей цепочкой сложных биохимических реакций в организме и тем самым определяют его признаки.

В ядре находится ядрышко — плотное округлое тельце, погружённое в ядерный сок в котором осуществляется синтез важных веществ. Оно является центром синтеза и организации рибонуклеопротеидов, которые в виде пучков нитевидных образований формируют хроматиновые структуры ядрышка. Таким образом, ядрышко — место синтеза РНК.

Ткани

Здесь мы ограничимся кратким изложением самых первоначальных сведений о тканях, детальное же знакомство с ними происходит в курсе гистологии.

Ткани – исторически сложившиеся системы организма, состоят из клеток и их производных и обладают специфическими морфофизиологическими и биохимическими свойствами.

Каждая ткань характеризуется развитием в онтогенезе из определенного эмбрионального зачатка и типичными для нее взаимоотношениями с другими тканями и положением в организме (Н. А. Шевченко). Морфологически ткани построены из клеток и межклеточного вещества.

Все большое разнообразие тканей организма человека и животных может быть условно сведено к четырем тканевым типам: 1) пограничные ткани, или эпителии (epi, греч. – на, tela, лат. – ткань, тонкая, как паутина); 2) ткани внутренней среды организма, или соединительные; 3) мышечные ткани и 4) ткани нервной системы.

Пограничные, или эпителиальные, ткани располагаются на поверхностях, граничащих с внешней средой (откуда и название – эпителии кожного типа), а также выстилают стенки полых органов (эпителии кишечного типа) и замкнутых полостей тела (эпителии целонефродермального и эпендимоглиального типа).

Эпителий серозных полостей, возникающий из мезодермы, называется мезотелием, а выстилающий изнутри сосуды и развивающийся из мезенхимы – эндотелием.

Комплексы эпителиальных клеток в форме трубок, мешочков и других структур образуют железы (железистый эпителий). Основными функциями эпителиев являются покровная и секреторная.

Ткани внутренней среды, или соединительные. Они не имеют прямой связи с внешней средой, очень различны по своим свойствам и объединены в одну группу на основе общности развития из одного эмбрионального зачатка – мезенхимы.

В ходе эволюции позвоночных ткани внутренней среды развивались в трех основных направлениях: 1) одна группа тканей стала выполнять трофическую и защитную функции (жидкие ткани – кровь и лимфа и кроветворные ткани); 2) другая – функцию опоры (волокнистые соединительные и скелетные ткани) и 3) третья – функцию сократимости (гладкая мышечная ткань).

Скелетные ткани в свою очередь делятся на 3 вида – хрящевую, костную и дентин (зубная кость).

Хрящевая ткань имеет упругую консистенцию и по характеру промежуточного вещества бывает 3 родов: 1) гиалиновый, или стекловидный, хрящ (по виду напоминающий стекло); 2) волокнистый, или фиброзный, хрящ, содержащий коллагеновые волокна соединительной ткани, придающие ему наибольшую из всех хрящей крепость, и 3) эластический хрящ, содержащий сеть эластических волокон.

Костная ткань – самая твердая и крепкая (после эмали зуба) ткань во всем организме, во много раз превосходящая по прочности железо и гранит. Этими свойствами она обязана промежуточному веществу, пропитанному солями извести.

Гладкую мускулатуру удобнее будет рассмотреть вместе с другими мышечными элементами.

Ткани сократимые – мышечные ткани. Эти ткани объединяются по функциональному признаку – способности сокращаться. Сократимые элементы развиваются из нескольких источников: 1) из мезенхимы развивается гладкая мускулатура внутренних органов (кишечника, сосудов, мочеотводящих путей и т. п.); 2) миотомы являются источником развития скелетной (соматической) мускулатуры; 3) мускулатура сердца развивается из эмбриональной целомической выстилки; 4) из неврального зачатка возникает мышца сужающая и мышца, расширяющая зрачок и 5) сократимые – корзинчатые – клетки входят в состав концевых отделов желез эпидермального происхождения (потовых, грудных и слюнных).

Гладкая мускулатура – непроизвольная, медленно сокращается, состоит из веретеновидных или звездчатых клеток, внутри имеющих тонкие нити – миофибриллы. Скелетная мускулатура состоит из длинных (до 10-12 см) волокон, имеющих в поперечнике всего 1-10μ.

Внутри волокон тоже имеются специфические элементы в виде поперечнополосатых миофибрилл, обладающих в свою очередь субмикроскопической структурой. Мускулатура сердца представлена ветвящимися волокнами. Они содержат поперечнополосатые фибриллы, которые по расположению и некоторым деталям строения отличаются от фибрилл скелетной мускулатуры.

Ткани нервной системы. Они представлены нервными клетками и вспомогательными элементами – нейроглией, или, короче, глией (glia, греч. – клей). Нервные клетки снабжены отростками двоякого рода: 1) одни несут раздражение от воспринимающих аппаратов к телу клетки и древовидно ветвятся, почему и называются дендритами (dendron, греч. – дерево); 2) другие отходят по одному от тела клетки и проводят нервный импульс от нее на эффекторную клетку, производящую эффект какого-либо действия.

Этот отросток называется нейрит; он тянется на большое расстояние, иногда больше 1 м, и составляет осевой цилиндр нервного волокна, отчего его называют также аксон (axis, лат. – ось). Аксон может быть покрыт мякотной оболочкой, содержащей белое вещество – миелин (белые мякотные волокна); иногда вокруг аксона имеется очень мало миелина (серые, безмякотные волокна). Нервная клетка со всеми отростками и их конечными разветвлениями называется нейрон (neuron, греч. – нерв).