Организм человека. Системы органов. Ткани.

Теория для подготовки к блоку №4 ОГЭ/ №5 ЕГЭ по биологии: человек и его здоровье

Отличия человека от животных

Человек разумный (лат. Homo sapiens) относится к классу Млекопитающих. Строение тела человека в целом схоже со строением других представителей класса, однако несколько существенный отличий позволили людям перейти на качественно новый по сравнению с животными этап развития: изменения в развитии структур мозга, увеличение мозговой полости и большая площадь коры больших полушарий привели к возникновению сознания и самосознания, абстрактного мышления.

Изменения в голосовом аппарате (опущение гортани и подъязычной кости, развитие связок) предопределили появление речи, с помощью которой люди могут эффективно общаться друг с другом.

Человека также отличают:

  • противопоставленный остальным большой палец кисти, благодаря которому люди могут хватать и удерживать предметы;
  • прямохождение на двух ногах (бипедализм);
  • небольшой размер клыков;
  • появление менструального цикла;
  • редукция волосяного покрова.

Развитие анатомии и физиологии

Изучать строение тела животных люди начали с древнейших времен. Уже среди наскальных рисунков можно найти изображения бизонов и мамонтов с обозначением их внутренних органов: сердца, лёгких и т.д. Первые письменные источники по анатомии человека были созданы на Древнем Востоке. Это «Канон медицины» (Древний Китай, 3 тыс. до н.э.), «Нэй цзин» (XI-VIII вв. до н.э.), индийская «Аюрведа» («Знание жизни», VI в до н.э.). В них описываются кровеносные сосуды, расположение внутренних органов, кости, мышцы и нервы. Изучение анатомии в то время основывалось на случайных открытиях, полученных при хирургических вмешательствах или вскрытии трупов. Знания о медицине древних египтян изложено в «папирусе Эберса». Вероятно, в Египте изучение анатомии было связано с обработкой и бальзамированием трупов.

Основоположниками классической анатомии в Европе стали древнегреческие ученые. Алкмеон Кротонский первым начал изучать анатомию человека, основываясь на знаниях о строении животных. Он же выявил связь органов чувств с головным мозгом и его роль в обработке информации.

Известнейшим врачом и анатомом древнего мира был Гиппократ (ок. 460 – 370 гг н.э.), живший на острове Кос. Он основал Косскую медицинскую школу, до сих пор его называют отцом медицины. Гиппократ подробно описал строение костей черепа, мышц головы и шеи, положил начало современной эмбриологии.

Аристотель (384 – 322 гг. до н.э.) выявил закономерность в ходе артерий и вен: он утверждал, что артерии идут от сердца, а вены – к сердцу.

Герофил (род. в 304 г.до н.э.) и Эразистрат (ок. 300 – 240 гг. до н.э.) стали основателями Александрийской медицинской школы. Они производили многочисленные вскрытия трупов людей и животных. Герофилу принадлежат описания хода нервов, строения головного мозга и его отделов. Эразистрат также описал строение коры головного мозга, принципы движения мышц. Он первым заметил существование коллатеральных сосудов между артериями и венами.

Несмотря на значительный прогресс в изучении анатомии, древнегреческие врачи были подвержены многочисленным заблуждениям. Например, центром умственной деятельности они считали сердце или печень. Из-за того, что при вскрытии полые вены казались пустыми, врачи полагали, что по венам в организме течет воздух. Мало кто решался спорить с авторитетом известных ученых, поэтому подобные ошибки не исправлялись веками.

После Древней Греции центром развития медицины стал Древний Рим. Ещё одним отцом медицины можно назвать Клавдия Галена (ок. 130 – 201 гг.). Почти на полторы тысячи лет труды Галена стали эталоном медицинского образования, его суждения не подвергались сомнению. Он описал строение костей и мышц, доказал необходимость нервных волокон при движении и мышлении людей.

Труди римских и греческих врачей переводились на разные языки, в том числе и на арабский. С развитием христианства в Европе вскрытие трупов, а после и полостные операции были запрещены, изучение анатомии приостановилось. Новым центром развития науки стали арабские страны. Абу-Али Ибн Сина (он же Авиценна, 980 – 1037 гг.) создал «Канон врачебной науки». Он вобрал опыт европейских и восточных медицинских школ. До начала Эпохи Возрождения все врачи должны были заучивать «Канон» наизусть.

Эпоха Возрождения ознаменовалась рядом научных прорывов, в том числе в анатомии и физиологии. Были пересмотрены старые суждения, исправлены многие заблуждения. Профессор Падуанского университета Андреас Везалий (1514 – 1564 гг.) стал основоположником описательной анатомии. Под его руководством составили труд «О строении человеческого тела», где были собраны подробные анатомические рисунки.

Начало физиологии как самостоятельной науки, положил Вильям Гарвей, в 1628 г. доказавший существование малого круга кровообращения и описавший принципы движения крови в организме.

Русские лекари изучали строение тела человека по сочинениям Галена и Везалия, переведенным с латинского языка. Отечественные ученые внесли существенный вклад в развитие анатомии в XIX-XX вв. П. А. Загорский (1764 – 1846 гг.) основал крупную анатомическую школу. Его последователями и учениками были И. В. Буяльский, Е. О. Мухин. Самым известным учеником Мухина был И. М. Сеченов (1816 – 1872 гг.). Основателем топографической анатомии стал профессор медицины и успешный полевой хирург Н. И. Пирогов (1810 – 1881 гг.), первым применивший гипсовую повязку и эфирный наркоз в полевых условиях.

«Отцом русской физиологии» и одним из создателей теории иммунитета стал И. М. Сеченов (1829 – 1905 гг.). Современное учение о рефлексах, открывшее путь к изучению высшей нервной деятельности, после серии опытов с животными постулировал И. П. Павлов (1849 – 1936 гг.).

С развитием науки и техники появились новые методы изучения строения и функционирования организма человека. Роль вскрытий для развитии анатомии отошла на задний план, вместо них успешно применяют такие методы, как рентгеновское, ультразвуковое исследование, компьютерная, магнитно-резонансная томография и т.д.

Уровни строения организма человека. Системы органов.

Организмом называют сложную относительно стабильную систему, реагирующую на изменения среды, как единое целое. По современным представлениям, строение и работу любого организма можно изучать на нескольких уровнях: молекулярном, субклеточном (уровень клеточных органелл), клеточном, тканевом, уровне органов, систем органов и уровне целого организма.

Изучением молекулярного уровня строения организма занимаются биохимия и молекулярная медицина. Единицей строения всего живого является клетка, ее изучением занимается цитология. Клетки, схожие по происхождению, функциям и объединенные территориально, а также межклеточное вещество между ними, составляют ткани. Ткани, в свою очередь, образуют отдельные органы.

Органы с общим эмбриональным происхождением и схожими функциями, объединяют в систему органов. У человека выделяют следующие системы:

  • Покровная система образована кожей и слизистыми оболочками, выстилающими органы. Основная ее функция – создание барьера между внутренней и внешней средой, защита от механических повреждений, высыхания, проникновения химических веществ, бактерий и вирусов.
  • Опорно-двигательная система состоит из костей скелета и поперечно-полосатых мышц. Скелет формирует каркас тела человека и защищает от повреждений внутренние органы. Мышцы делают возможным движения и перемещения тела.
  • Пищеварительная система состоит из желудочно-кишечного тракта (ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник), пищеварительных желез и печени. Пищеварительная система необходима для питания организма, здесь происходит обработка и всасывание пищи, нейтрализация вредных веществ.
  • Кровеносная система образована кровеносными сосудами и сердцем. Ее основная функция – обеспечить циркуляцию крови в организме. Кровь служит для переноса кислорода и питательных веществ, удаления из организма продуктов обмена и вредных веществ. Также с кровью переносятся гормоны, сигнальные соединения. Она обеспечивает иммунную защиту организма.
  • Лимфатическая система схожа с кровеносной и функционально объединена с ней. Она образована лимфатическими сосудами и лимфатическими узлами, обеспечивает отток межклеточной жидкости от тканей, формирование и правильную работу клеток иммунной системы.
  • Дыхательная система состоит из дыхательных путей (носовая и ротовая полости, носоглотка, глотка, гортань, трахея, бронхи, легкие). Дыхательная система необходима для газообмена между кровью и воздухом.
  • Выделительную систему составляют почки и мочевыводящие пути (мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал). Почки фильтруют кровь и выводят вместе с мочой вредные продукты обмена и излишки жидкости из организма.
  • Половая система представлена половыми железами и внешними и внутренними половыми органами. Благодаря ей возможно деторождение.
  • Нервная система, состоящая из спинного и головного мозга, нервов, нервных узлов, органов чувств обеспечивает связь между всеми системами органов, координирует их работу, формирует адекватную реакцию организма на раздражители.
  • Схожими регуляторными функциями обладает эндокринная система, которую образуют железы внутренней секреции: гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и т.д. Нередко нервную и эндокринную системы объединяют в единую нервно-гуморальную.

Несмотря на то, что разделение органов на системы имеет анатомические и физиологические обоснования, в реальности многие органы выполняют настолько разнообразные функции, что могут быть отнесены к нескольким системам. Части организма не существуют изолированного друг от друга, они постоянно находятся в тесном взаимодействии, все время оказывают взаимное влияние.

Специализация клеток

Клетки тела организма обладают большим разнообразием, они различаются по форме, принципам организации и функциям. Тем не менее, все эти клетки происходят из единственной зиготы, которая образуется при слиянии сперматозоида с яйцеклеткой.

Клетки, как и все живое, могут умирать. Это регулярно происходит в процессе естественного обновления тканей или может быть следствием повреждения. Ряды клеток постоянно должны пополнятся. Высокоспециализированные клетки тканей чаще всего не дают начало другим клеткам. Так, нервные, мышечные клетки не способны к делению. Для возобновления тканей служат стволовые клетки. Они относительно просто устроены, что позволяет им размножаться митозом и поддерживать свое количество. Основная функция стволовых клеток – их способность дифференцироваться, то есть превращаться в более сложно организованные, специализированные клетки.

Тотипотентная стволовая клетка способна дать начало клетке любой ткани. При делении тотипотентной клетки образуются плюрипотентные стволовые клетки. Каждая из плюрипотентных клеток может дать начало только другой плюрипотентной клетке или же стволовой клетке конкретной линии.

http://www.membrana.ru/storage/img/4/4p8.jpg

Стволовые клетки расположены в эпифизах и губчатом веществе некоторых костей, они образуют красный костный мозг. Частое заболевание стволовых клеток костного мозга – лейкоз, или лейкемия («рак крови»). При лейкозе клетки начинают неконтролируемо делится, так что единственным способом защитить организм становится уничтожение стволовых клеток с помощью радиации или химиотерапии. Чтобы человек мог жить после этого, ему подсаживают клетки чужого костного мозга. В детском возрасте лейкозы достаточно часто излечиваются, если вовремя начать терапию.

Разные виды стволовых клеток дают начало разным тканям. Ткань – это совокупность схожих клеток, которые служат одной цели. В организме человека различают нервную, мышечную, эпителиальную и соединительную ткани.

Эпителиальная ткань

Эпителиальная ткань, она же покровная, выполняет барьерные функции, служит для разделения сред. Эпителий выстилает дыхательные пути, стенки желудочно-кишечного тракта, сосудов. Кожа человека тоже образована эпителиальной тканью с мертвым наружным слоем. Также эпителиальная ткань образует железы.

Эпителии образованы пластами плотно прилегающих друг к другу клеток. Между покровными клетками нет зазоров, они соединены очень прочными контактами. Внутри эпителия нет кровеносных сосудов, поэтому эпителиальные ткани не могут достигать большой толщины. Клетки покровной ткани обладают высокой способностью к регенерации, так как покровы тела все время подвергаются повреждениям.

классификация по форме и функциям клеток

Соединительная ткань

Соединительная ткань широко представлена в организме, она есть во всех органах. По некоторым данным, соединительная ткань составляет 60-90% от массы органов. Соединительная ткань в основном служит для опоры, защиты и запаса питательных веществ. Её отличительная особенность в том, что большую долю в ткани составляют не клетки, а межклеточное вещество, которое они вырабатывают.

Твердая соединительная ткань образует кости, межклеточное вещество в ней – минеральные и органические соли. Большую часть хрящевой соединительной ткани составляют белки коллагена и эластина. Те же белки находятся под кожей, благодаря чему она может тянуться и возвращаться к начальной форме. Плотная соединительная ткань может быть оформленной (образует связки и сухожилия) и неоформленной. Также выделяют соединительные ткани со специальными свойствами (ретикулярную, жировую, пигментную и слизистую).

Типы соединительной ткани

Мышечная ткань

Мышечная ткань образована многоклеточными мышечными клетками, миоцитами. Миоциты обладают:

  • возбудимостью – способны возбуждаться, «активироваться» при получении сигнала от нейрона;
  • проводимостью – способны передавать сигнал соседним клеткам;
  • сократимостью – способны быстро менять свою форму, укорачиваются при возбуждении.

В организме различают три вида мышечной ткани: поперечно-полосатую (скелетную), сердечную и гладкую. Скелетная мускулатура отличается тем, что ее сокращения произвольны, то есть человек способен осознанно управлять ей. Волокна сердечной мышцы схожи по строению со скелетными, но осознанно управлять ими человек не может. Гладкие мышцы находятся в стенках сосудов и внутренних органов, их отличает большая выносливость и медленная скорость сокращения. Сердечная и скелетная мускулатура, в отличии от гладкой, могут создавать значительное усилие при сокращении, преодолевать большое сопротивление.

http://900igr.net/up/datas/187431/021.jpg

Нервная ткань

Нервная ткань состоит из клеток, способных генерировать электричество. У них небольшое тело и многочисленные отростки (длинные – аксоны, короткие – дендриты). Нервная ткань обеспечивает взаимодействие остальных тканей и органов, регулирует их работу.

http://900igr.net/up/datai/187427/0027-012-.png

Нервные клетки одни из самых высокоспециализированных в организме, поэтому для существования им необходима помощь вспомогательных клеток, нейроглии.