- •Соединение костей скелета. Классификация суставов
- •Скелет туловища
- •Кости черепа и их соединения
- •Развитие и рост костей
- •Кости и соединения костей верхней конечности
- •Кости и соединения костей нижней конечности
- •Группы мышц тела человека. Мышцы головы и туловища
- •Участки шеи
- •Мышцы верхней и нижней конечностей
- •Мышцы тазового пояса
- •Передняя группа
- •Задненаружная группа
- •Мышцы бедра Передняя группа
- •Медиальная группа
- •Задняя группа
- •Мышцы голени Передняя группа
- •Латеральная группа
- •Задняя группа, поверхностный слой
- •Задняя группа, глубокий слой
- •Мышцы стопы Тыльная группа
- •Медиальная группа
- •Латеральная группа
- •Средняя группа
- •Мышцы плечевого пояса
- •Мышцы плеча
- •Передняя группа
- •Задняя группа
- •Мышцы предплечья
- •Передняя группа мышц, поверхностный слой
- •Передняя группа мышц, глубокий слой
- •Задняя группа мышц, поверхностный слой
- •Задняя группа мышц, глубокий слой
- •Мышцы кисти Мышцы возвышения большого пальца
- •Мышцы возвышения мизинца
- •Средняя группа мышц кисти
- •Анатомическое строение сердца
- •Кровоснабжение
- •Иннервация
- •Гистологическое строение сердца
- •Физиология сердечной деятельности Сердечная деятельность
Вопрос №2
Клетка
Клетка – это наименьшая структурная и функциональная единица живого. Изучение строения, функций клеток, их взаимодействия между собой – основа к пониманию такого сложного организма, как человек. Клетка активно реагирует на раздражения, выполняет функции роста и размножения; способна к самовоспроизведению и передаче генетической информации потомкам; к регенерации и приспособлению к окружающей среде.
В организме взрослого человека различают около 200 типов клеток, которые отличаются формой, строением, химическим составом и характером обмена веществ. Несмотря на большое разнообразие, каждая клетка любого органа представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: цитоплазмы, ядра и цитолеммы (рис. 2).
Цитоплазма состоит из полупрозрачной гиалоплазмы (от лат. hyalinos – прозрачный) – основного вещества цитоплазмы и находящихся в ней органелл и включений.
Гиалоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, которая заполняет пространство между клеточными органеллами. В гиалоплазме содержатся вода (90%), белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, полисахариды, нуклеотиды, соли, ферменты и другие соединения. Гиалоплазма объединяет различные структуры клетки и обеспечивает их взаимодействие.
Органеллы – это структуры клетки, выполняющие определенные жизненно важные функции. Различают органеллы общего значения и специальные, мембранные и немембранные. Органеллы общего значения присутствуют во всех клетках, а органеллы специального значения встречаются в специализированных клетках.
Мембранные органеллы – это замкнутые одиночные или связанные друг с другом участки цитоплазмы, отделенные от гиалоплазмы мембранами. К мембранным органеллам относят эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пероксисомы.
Эндоплазматическая сеть образована группами вакуолей или трубочек, совокупность которых напоминает сеть.
Рис. 2. Схема строения клетки: 1 – цитолемма (плазматическая мембрана), 2 – пиноцитозные пузырьки, 3 – центросома (клеточный центр), 4 – гиалоплазма, 5 – эндоплазматическая сеть (а – мембраны эндоплазматической сети, б – рибосомы), 6 – ядро, 7 – связь перинуклеарного пространства с полостями эндоплазматической сети, 8 – ядерные поры, 9 – ядрышко, 10 – внутриклеточный сетчатый аппарат (комплекс Гольджи), 11 – секторные вакуоли, 12 – митохондрии, 13 – лизосомы, 14 – три последовательные стадии фагоцитоза, 15 – связь клеточной оболочки с мембранами эндоплазматической сети.
Все биологические мембраны, включая плазматическую мембрану (цитолемму) и внутренние клеточные мембраны, состоят из липидных и белковых молекул, образующих несколько слоев.
Основной структурой любой биологической мембраны является непрерывный двойной слой липидных молекул – липидный бислой (рис. 3). Он обеспечивает непроницаемость мембраны для большинства водорастворимых молекул. Липиды составляют около 50% массы плазматической мембраны. Их молекулы имеют гидрофильную (любящую воду) головку и гидрофобные (боящиеся воды) концы. Липидные молекулы располагаются в мембранах таким образом, что гидрофобные концы находятся между двумя слоями, образованными гидрофильными головками.
Молекулы белков не образуют в мембранах сплошного слоя, они располагаются в слоях липидов, погружаясь в них на разную глубину. В плазматической мембране количество белков составляет половину ее массы.
Углеводы на поверхности мембраны представлены полисахаридными цепочками, которые прикреплены к мембранным белкам и липидам. Масса углеводов в плазматической мембране колеблется от 2 до 10% от ее массы.
Рис. 3. Схема строения цитолеммы: 1 – липиды, 2 – гидрофобная зона липидных молекул, 3 – белковые молекулы, 4 – полисахариды гликокаликса.
Углеводы располагаются на внешней поверхности клеточной мембраны, которая не контактирует с цитоплазмой. Углеводы на клеточной поверхности образуют надмембранный слой – гликокаликс, принимающий участие в процессах межклеточного узнавания.
Функция плазматической мембраны. Одна из основных жизненно важных функций плазматической мембраны – транспортная функция. Она обеспечивает поступление в клетку питательных и энергетических веществ, выведение продуктов обмена и биологически активных веществ (секретов), регулирует прохождение в клетку и из клетки различных ионов.
Существуют несколько механизмов для поступления веществ в клетку и выхода их из клетки: диффузия, активный транспорт, экзо- или эндоцитоз.
Диффузия – это движение молекул или ионов из области с высокой их концентрацией в область с более низкой концентрацией. За счет диффузии осуществляется транспорт через мембраны молекул кислорода и углекислого газа. Ионы и молекулы глюкозы, аминокислот, жирных кислот диффундируют через мембраны медленно.
Направление диффузии ионов определяется двумя факторами: один из этих факторов – их концентрация, другой – электрический заряд. Ионы обычно перемещаются в область с противоположным зарядом, отталкиваясь из области с одноименным зарядом, диффундируют из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Активный транспорт – это перенос молекул или ионов через мембраны с потреблением энергии против градиента концентрации. Энергия (расщепление АТФ) необходима потому, что вещества должны двигаться вопреки их естественному стремлению диффундировать в противоположном направлении. Примером активного транспорта ионов является натрий-калиевый насос (Na+, K+-насос). С внутренней стороны мембраны к ней поступают ионы Na+, АТФ, а с наружной – ионы К+. На
каждые два полученных клеткой иона К+ из клетки выводится три иона Na+. Вследствие этого содержимое клетки становится более отрицательно заряженным по отношению к внешней среде, а между двумя поверхностями мембраны возникает разность потенциалов.
Перенос через мембрану крупных молекул нуклеотидов, аминокислот и т. д. осуществляют мембранные транспортные белки: белки-переносчики и каналообразующие белки. Белки-переносчики, связываясь с молекулой вещества, переносят его через мембрану. Этот процесс может быть как пассивным, так и активным. Каналообразующие белки формируют заполненные тканевой жидкостью поры, которые пронизывают липидный бислой. Эти каналы имеют ворота, открывающиеся на короткое время в ответ на специфические процессы, происходящие на мембране.
Эндоцитоз и экзоцитоз – это два процесса, посредством которых осуществляется перенос макромолекул и крупных частиц через мембрану в клетку (эндоцитоз) либо из клетки (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки. Оказавшись в пузырьках, частицы или жидкость переносятся внутрь клетки.
Экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу. Это процесс, при котором содержимое транспортных или секретируемых пузырьков выделяется во внеклеточное пространство. При этом пузырьки проходят через мембрану и раскрываются на ее поверхности.
Клеточная мембрана обладает также большим количеством чувствительных образований – рецепторов, способных воспринимать воздействия различных химических и физических раздражителей.
Межклеточные соединения (соединения мембран) обеспечивают передачу химических и электрических сигналов, участвуют во взаимоотношениях клеток друг с другом. Существуют простые, плотные, щелевидные и синаптические межклеточные соединения. В простых соединениях цитолеммы двух клеток соприкасаются. В местах плотных межклеточных соединений цитолеммы двух клеток максимально сближены, местами сливаются, образуя как бы одну мембрану. При щелевидных соединениях между двумя цитолеммами имеется очень узкая щель (2 – 3 нм). Синаптические соединения (синапсы) характерны для контактов нервных клеток друг с другом. В них сигнал (нервный импульс) способен передаваться только в одном направлении.
С помощью контактов клетки соединяются с соседними клетками или внеклеточными структурами. Плотные контакты делают невозможным прохождение через них даже небольших молекул.
Щелевидные контакты и синапсы в наибольшей степени обеспечивают передачу химических и электрических сигналов, поэтому их называют коммуникантными контактами клеток.
Она неоднородна по строению. Известны два типа эндоплазматической сети – зернистая и незернистая. У зернистой сети на мембранах трубочек располагается множество мелких округлых телец – рибосом. Мембраны незернистой эндоплазматической сети не имеют рибосом на своей поверхности. Основная функция зернистой эндоплазматической сети – участие в синтезе белка. На мембранах незернистой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и полисахаридов.
Комплекс Гольджи (внутренний сетчатый аппарат) обычно расположен около клеточного ядра. Состоит он из уплощенных цистерн, окруженных мембраной. Рядом с группами цистерн находится множество мелких пузырьков. Комплекс Гольджи участвует в накоплении продуктов, синтезированных в эндоплазматической сети, и выведении образовавшихся веществ за пределы клетки. Кроме того, комплекс Гольджи обеспечивает формирование лизосом и пероксисом.
Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные активными химическими веществами (ферментами), расщепляющими белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты.
Пероксисомы – это небольшие, овальной формы тельца, содержащие ферменты, разрушающие пероксид водорода (Н202), который токсичен для клетки.
Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и пероксисомы образуют единую, ограниченную мембранами вакуолярную систему клетки, участвующую в синтезе и транспорте различных важных для жизнедеятельности клетки веществ.
Митохондрии (от греч. mitos – нить, chondrion – зерно, гранула) называют «энергетическими станциями клетки». Это палочковидные, нитевидные или шаровидные органеллы диаметром около 0,5 мкм, длиной от 1 до 10 мкм. Митохондрии хорошо видны в световой микроскоп. В отличие от других органелл они ограничены не одной, а двумя мембранами. Наружная мембрана имеет ровные контуры и отделяет митохонд-рию от гиалоплазмы. Внутренняя мембрана ограничивает содержимое митохондрии и образует многочисленные складки, выпячивания – гребни (кристы). Основная функция митохондрии – образование АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) – важного для функций клеток энергетического материала. Окисление органических веществ и образование небольших количеств АТФ происходит в отсутствие кислорода (анаэробное окисление, гликолиз). На этом этапе подготавливается «топливо» для митохондрии. Синтез основной массы АТФ осуществляется с потреблением кислорода и происходит на мембранах митохондрии.
К немембранным органеллам относят опорный аппарат клетки, клеточный центр, микрофиламенты, микротрубочки, рибосомы.
Опорный аппарат, или цитоскелет, обеспечивает клетке способность сохранять определенную форму, а также осуществлять направленные движения. Цитоскелет представлен белковыми нитями (актиновыми филаментами), которые пронизывают всю цитоплазму клетки, заполняя пространство между ядром и цитолеммой. Активные филаменты, располагаясь в мышечных волокнах и клетках, обеспечивают их сокращение.
Микрофиламенты лежат непосредственно под цитолеммой и участвуют в движениях клетки.
Микротрубочки представляют собой полые цилиндры, состоящие из белка тубулина. Они являются основными структурами ресничек и жгутиков, обеспечивают их подвижность.
Клеточный центр (цитоцентр) состоит из центриолей и окружающего их плотного вещества – центросферы. Располагается клеточный центр возле ядра клетки. Центриоли – это полые цилиндры, стенки которых состоят из 9 триплетов – тройных микротрубочек. Обычно в нёделящейся клетке присутствуют две центриоли: материнская и дочерняя, которые располагаются под углом друг к другу. При подготовке клетки к делению происходит удвоение центриолей, так что в клетке перед делением образуются четыре центриоли. Центросфера – это особая зона вокруг центриолей, состоящая из микротрубочек. радиально отходящих от центросферы. Центриоли и центросфера участвуют в формировании в делящихся клетках веретена деления и располагаются на его полюсах.
Рибосомы представляют собой гранулы 15 – 35 нм в диаметре. В их состав входят белки и молекулы РНК (примерно в равных весовых отношениях). Располагаются рибосомы в цитоплазме свободно или фиксированы на мембранах зернистой эндоплазматической сети. Рибосомы участвуют в сборке молекул белка, в объединении аминокислот в цепи в строгом соответствии с генетической информацией, заключенной в ДНК.
Включения цитоплазмы являются необязательными компонентами клетки. Они возникают и исчезают в зависимости от ее функционального состояния. Основное место локализации включений – цитоплазма. В ней они накапливаются в виде капель, гранул, кристаллов. Различают включения трофические (питательные), секреторные и пигментные.
К трофическим включениям относят гранулы гликогена в клетках печени, белковые гранулы в яйцеклетках, капли жира в жировых клетках и т. д. Секреторные включения образуются в клетках железистого эпителия в виде секреторных гранул. Примером пигментных включений служит гемоглобин в эритроцитах крови и меланин – в клетках радужки глаза.
Химический состав клетки
Все клетки животных и растений сходны не только по строению, но и
по химическому составу. Они содержат как неорганические, так и органические вещества.
Неорганические вещества клетки. В состав клетки входят более 80 химических элементов периодической системы Менделеева. При этом на долю шести из них – углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы приходится около 99% общей массы клетки. Химические элементы находятся в клетке либо в виде ионов, либо в виде соединений. Первое место среди веществ клетки занимает вода, имеющая химическую формулу Н2О. Вода составляет около 70% массы клетки. Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водной среде. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.
Благодаря этим свойствам в клетке поддерживается тепловое равновесие. Она – основное средство передвижения веществ в клетке и организме. Велико значение воды как растворителя: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и в водном же растворе выводятся из клетки отработанные продукты. Вода определяет физические свойства клетки – ее объем, упругость. При потере большого количества воды организмы гибнут.
К неорганическим веществам клетки, кроме воды, относят соли. Для процессов жизнедеятельности клетки наиболее важны катионы К+, Na+, Ca2+, Mg2+, а также анионы Н2Р04– Cl–, НСО3–. Концентрация катионов и анионов во внутриклеточной и внеклеточной средах различна. Так, внутри клетки всегда довольно высокая концентрация ионов калия и очень низкая – ионов натрия. Напротив, в окружающей клетку среде – в тканевой жидкости меньше ионов калия и больше ионов натрия. Пока клетка жива, эти различия в концентрациях ионов калия и натрия между клеточной и внеклеточной средами сохраняют постоянство. После гибели клетки содержание ионов в клетке и окружающей ее среде быстро выравнивается.
Основные сложные органические химические вещества, присутствующие в клетках человека. Их состав и функции.
Органические вещества (биомолекулы)
|
Строительные блоки
|
Главные функции
|
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
|
нуклеотиды (азотистое основание + углевод + фосфорная кислота)
|
генетический материал
|
РНК (рибонуклеиновая кислота)
|
нуклеотиды
|
матрица для синтеза белков
|
Белки
|
аминокислоты
|
строительная, ферментативная, двигательная, транспортная, защитная, энергетическая
|
Полисахар иды
|
глюкоза
|
запас энергии на короткое время
|
Липиды
|
жирные кислоты
|
компоненты мембран, запас энергии на длительное время
|
Органические вещества клетки (табл. 1). Можно сказать, что почти все молекулы клетки относятся к соединениям углерода. Благодаря небольшому размеру и наличию на внешней оболочке четырех электронов, атом углерода может образовывать четыре прочные ковалентные связи с другими атомами, создавая большие и сложные молекулы. Углеродсодержащие вещества характерны только для живых клеток и организмов.
Большинство органических соединений, входящих в состав клетки, характеризуются большим размером молекул. Поэтому их называют макромолекулами (от греч. macros – большой). Такие молекулы состоят из повторяющихся сходных по структуре и связанных между собой соединений – мономеров (от греч. monos – один). Образованную мономерами макромолекулу называют полимером (от греч. poly – много).
Белки
составляют основную массу цитоплазмы и ядра клетки. В состав всех белков входят атомы водорода, кислорода и азота. Во многие белки входят атомы серы, фосфора. Каждая молекула белка состоит из тысяч атомов, например молекула белка гемоглобина (C3832H4616О872N780S8Fe4) .
Существует огромное количество различных белков. Все они построены из аминокислот. Каждая аминокислота содержит карбоксильную группу (СООН), имеющую кислотные свойства, и аминогруппу (NН2), имеющую основные свойства. Участки молекул, лежащие вне амино- и карбоксильной групп, которыми отличаются аминокислоты, называют радикалами (R).
К числу важнейших аминокислот относят аланин, глутаминовую и аспарагиновую кислоты, пролин, лейцин, цистеин. Соединения аминокислот друг с другом называют пептидами. Пептид из двух аминокислот называют дипептидом, из трех аминокислот – трипептидом, из многих аминокислот – полипептидом. Таким образом, белки являются полимерами, мономерами которых служат аминокислоты. В состав большинства белков входит 300 – 500 аминокислот, но есть и более крупные белки, состоящие из 1500 и более аминокислот.
Белки отличаются составом, числом и порядком чередования аминокислотных звеньев в полипептидной цепи. Установлено, что именно последовательность чередования аминокислот имеет первостепенное значение в существующем разнообразии белков. Многие молекулы белков имеют большую длину и молекулярную массу. Так, молекулярная масса инсулина – 5700, гемоглобина – 65 000, а воды – всего 18.
Полипептидные цепи белков не всегда вытянуты в длину. Они могут скручиваться, изгибаться или свертываться самым различным образом.
Разнообразие физических и химических свойств белков обеспечивает им выполнение множества функций: строительную, ферментативную, двигательную, транспортную, защитную, энергетическую.
Углеводы – это сложные органические вещества, в состав которых входят атомы углерода, кислорода и водорода. Общая формула углеводов Сn(Н20)n, где n – не меньше трех. Различают простые и сложные углеводы. Простые углеводы называют моносахаридами. Сложные углеводы представляют собой полимеры, в которых моносахариды играют роль мономеров. Из двух мономеров образуется дисахарид, из трех – трисахарид, из многих – полисахарид. Все моносахариды – бесцветные вещества, хорошо растворимые в воде. Самые распространенные моносахариды в животной клетке – глюкоза, рибоза, дезоксирибоза.
Глюкоза – первичный источник энергии для клетки. Подвергаясь расщеплению, она превращается в оксид углерода и воду (СО2+Н2О).
В ходе этой реакции освобождается энергия (при расщеплении 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии). Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и аденозинтрифосфорной кислоты.
Липиды образованы теми же химическими элементами, что и углеводы, – углеродом, водородом и кислородом. Они представляют собой органические вещества, нерастворимые в воде. Самые распространенные липиды – жиры. Жир – основной источник энергии. При его расщеплении выделяется в 2 раза больше энергии, чем при расщеплении углеводов. Липиды гидрофобны, они входят в состав клеточных мембран.
Нуклеиновые кислоты-ДНК и РНК. Название «нуклеиновые кислоты» происходит от латинского слова «нуклеус», т.е. ядро, где они и были впервые обнаружены. Нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами, т. е. представляют собой последовательно соединенные друг с другом нуклеотиды. Нуклеотид – это химическое соединение, состоящее из одной молекулы фосфорнои кислоты, одной молекулы моносахарида и одной молекулы органического основания. Органические основания при взаимодействии с кислотами могут образовывать соли.
Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК.) представляет собой две цепи, спирально закрученные одна вокруг другой. Каждая цепь – полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, в состав которых входят азотистые основания (аденин, тимин, гуанин, цитозин), углевод (дезоксирибоза) и фосфорная кислота.
При образовании двойной спирали комплементарные азотистые основания одной цепи «стыкуются» с азотистыми основаниями другой. Основания подходят друг к другу настолько близко, что между ними возникают водородные связи. В полинуклеотидных цепях ДНК каждые три следующие друг за другом нуклеотида составляют триплет (совокупность из трех компонентов). Наивысшее число возможных триплетов 64, т. е. 43.
ДНК имеет уникальное свойство – способность к удвоению, которым не обладает ни одна из других известных молекул. В определенные моменты ДНК может существовать в виде одноцепочной молекулы. При достаточном наборе нуклеотидов и в присутствии специальных ферментов происходит воссоздание (образование) недостающей половины на основе принципа комплементарности (дополнения к имеющейся).
Молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) также полимер, мономерами которой являются нуклеотиды, в состав которой входят азотистые основания (аденин, урацил, гуанин, цитозин), углевод (рибоза) и фосфорная кислота. РНК представляет собой одноцепочную молекулу. В РНК, так же как и в ДНК, комбинации из трех нуклеотидов образуют триплеты, или информационные единицы. Каждый триплет управляет включением в белок совершенно определенной аминокислоты.
Наивысшее число возможных триплетов, так же как и в ДНК – 64.
По выполняемым функциям выделяют несколько видов РНК: транспортная РНК (тРНК) в основном содержится в цитоплазме клетки; рибосомная РНК (рРНК) составляет существенную часть структуры рибосом; информационная РНК (иРНК), или матричная (мРНК), содержится в ядре и цитоплазме клетки и переносит информацию о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит своего рода матрицей.
Ферменты. Реакции органических соединений в клетках и тканях протекают с очень низкой скоростью. В то же время живая клетка имеет особые вещества для ускорения реакций, которые называют ферментами. Ферменты, расщепляющие углеводы называют сахаразами, отщепляющие водород – дегидрогеназами, расщепляющие жиры – липазами.
Вопрос №3-5
Ткани
Ткань – это совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и функции.
Эпителиальные ткани. Эпителиальные ткани (эпителии) покрывают поверхности тела, выстилают слизистые оболочки внутренних органов, образуют большинство желез. Поэтому их разделяют на покровные и железистые эпителии.
Покровные эпителии занимают в теле пограничное положение, отделяют внутреннюю среду от внешней, а также участвуют в функциях всасывания и выделения. Например, через эпителий, выстилающий слизистую оболочку кишечника. всасываются в кровь и лимфу продукты расщепления белков, жиров и углеводов, а через эпителий почек происходит выделение продуктов обмена. Покровный эпителий выполняет защитные функции, предохраняя организм от внешних воздействий.
Несмотря на разнообразие выполняемых функций, для всех эпителиальных тканей характерен ряд общих признаков строения:
1) все эпителии построены из эпителиальных клеток, которые объединяются в непрерывные клеточные пласты, лежащие на базальной мембране; 2) между эпителиальными клетками практически нет межклеточного вещества, они прочно соединяются друг с другом с помощью специальных контактов; 3) в эпителиальных клетках нет кровеносных и лимфатических сосудов, их питание осуществляется через базальную мембрану. Питательные вещества и кислород проникают к эпителиальным клеткам из подлежащей рыхлой соединительной ткани; 4) при повреждении эпителии быстро восстанавливаются в результате митотического деления эпителиальных клеток.
Различают однослойные и многослойные эпителии (рис. 6).
Рис. 6. Виды покровного эпителия:
1 – однословный плоский эпителий, 2 – однослойный кубический эпителий, 3 – однослойный цилиндрический эпителий, 4 – однослойный многорядный цилиндрический мерцательный эпителий,
5 – многослойный плоский ороговевающий эпителий,
6 – многослойный плоский неороговевающий эпителий
В однослойных эпителиях все клетки лежат на базальной мембране, а в многослойных с базальной мембраной связан только нижний (глубокий) слой. В соответствии с формой различают плоские, кубические, столбчатые эпителиальные клетки (эпителиоциты).
Железистый эпителий. Клетки железистого эпителия выполняют функции образования (синтеза) и выделения специфических веществ – секретов на поверхность кожи, слизистых оболочек или в кровь, лимфу. Эти вещества выполняют важные функции в жизнедеятельности организма: защищают поверхности тела, содержат пищеварительные ферменты и другие биологически активные вещества.
Из секреторных клеток построены железы, которые подразделяют на две группы. Различают железы внешней секреции, или экзокринные (от греч. ехо – снаружи, krio – отделяю), и железы внутренней секреции, или эндокринные (от греч. endo – внутри).
Экзокринные железы выделяют свой секрет на поверхности тела, покрытые эпителием. К экзокринным железам относят потовые и сальные железы, чей секрет выделяется на поверхность кожи, а также слюнные, желудочные, кишечные железы и другие, которые выделяют свой секрет на поверхность слизистых оболочек внутренних органов.
Экзокринные железы отличаются по своему строению и составу секрета. Различают железы одноклеточные и многоклеточные. Одноклеточные железы, например слизистые, состоят из одной клетки. Они выделяют слизь, которая смачивает, увлажняет покровный эпителий слизистых оболочек внутренних органов. Многоклеточные железы могут быть простыми по строению, неветвящимися. Потовые железы имеют трубчатую форму, сальные – альвеолярную. Сложные железы многократно ветвятся (рис. 7).
Рис. 7. Виды экзокринных желез: I – простая трубчатая железа, II – простая альвеолярная железа. III – трубчатая железа с разветвленным начальным отделом, IV – альвеолярная железа с разветвленным начальным отделом, V – сложная альвеолярно-трубчатая железа с разветвленным начальным отделом: А – эпителий, Б – соединительная ткань
У многоклеточных экзокринных желез выделяют две части: начальную, или секреторную, часть, где образуется секрет, и выводные протоки, по которым секрет выводится из железы. Секрет, выделяемый экзокринными железами, может быть серозным (содержать белковые вещества), слизистым (состоять из слизи) и сальным.
Эндокринные железы не имеют выводных протоков. Их биологически активные вещества {гормоны) поступают непосредственно в кровь кровеносных капилляров, с которыми тесно связаны железистые клетки. К эндокринным железам принадлежат гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, околощитовидные и другие железы. В теле человека имеются смешанные железы. Например, поджелудочная железа состоит из экзокринной части, чей секрет выделяется в просвет тонкой кишки, и эндокринной (панкреатических островков Лангерганса), выделяющей свои гормоны в кровь.
Соединительные ткани – это большая и многообразная группа, которая объединяет собственно соединительные ткани, кровь, скелетные ткани. При кажущемся различии все перечисленные ткани объединяются общностью происхождения, так как все они возникают из мезенхимы. Общие признаки строения соединительных тканей: наличие сильно развитого межклеточного вещества и разнообразие форм клеток. Собственно соединительные ткани широко распространены в организме человека. Межклеточное вещество этих тканей состоит из основного вещества и волокон (рис. 8).
Рис. 8. Строение рыхлой волокнистой соединительной ткани: 1 – аморфное межклеточное вещество, 2 – коллагеновые волокна, 3 – эластические волокна, 4 – кровеносный капилляр, 5 – фибробласт, 6 – лимфоцит, 7 – жировые клетки.
Основное вещество заполняет все промежутки между клетками и волокнами. Это бесструктурная гелеобразная масса, способная менять консистенцию. Важнейшей частью основного вещества является гиалуроновая кислота. Длинные цепи ее молекул формируют сеть, в ячейках и каналах которой находится тканевая жидкость. Благодаря такому ячеистому строению основного вещества создаются условия для циркуляции различных веществ от кровеносных капилляров к клеткам и их продуктов обмена в обратном направлении – к кровеносным и лимфатическим капиллярам. Основное вещество образуется клетками соединительной ткани – фибробластами. В основном веществе располагаются соедини-тельнотканные волокна. Различают три основные разновидности волокон: коллагеновые, обеспечивающие механическую прочность тканей, эластические, придающие тканям гибкость, нерастяжимость, и ретикулярные.
В зависимости от степени упорядоченности волокон в межклеточном веществе различают три вида соединительных тканей: 1) рыхлую волокнистую соединительную ткань; 2) плотную волокнистую соединительную ткань; 3) ретикулярную соединительную ткань.
Рыхлая волокнистая соединительная ткань содержит клетки разнообразной формы (фибробласты, фиброциты и др.). Эта ткань наиболее распространена. Она сопровождает все кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, формирует соединительнотканные прослойки и оболочки органов, входит в состав кожи и слизистых оболочек.
Плотная волокнистая соединительная ткань характеризуется преобладанием волокон над клетками и основным веществом; она формирует оболочки органов, надкостницу, сухожилия и связки.
Ретикулярная ткань образует основу (строму) кроветворных и иммунных органов. В ней размножаются и развиваются все клетки крови и иммунной системы.
Кровь и лимфа вместе с рыхлой соединительной тканью образуют внутреннюю среду организма. Кровь и лимфа состоят из двух основных компонентов: плазмы (жидкого межклеточного вещества) и находящихся в ней клеток. Плазма крови представляет собой жидкость, содержащую 90 – 93% воды и 7 – 10% сухих веществ. К форменным элементам крови (рис. 9) относят эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки (тромбоциты). Лимфа – это почти прозрачная желтоватая жидкость, находящаяся в лимфатических капиллярах и сосудах. Она состоит из жидкой части – лимфоплазмы и форменных элементов, представленных главным образом лимфоцитами.
К скелетным тканям относят хрящевые и костные ткани. Они выполняют опорную, защитную, механическую функции, а также принимают участие в минеральном обмене.
Рис. 9. Клетки крови:
1 – базофильный гранулоцит, 2 – ацидофильный гранулоцит, 3 – сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит, 4 – эритроцит, 5 – моноцит, 6 – тромбоциты, 7 – лимфоцит
Хрящевые ткани состоят из зрелых хрящевых клеток – хондроцитов и молодых клеток – хондробластов, а также межклеточного вещества, которое отличается упругостью. В соответствии со строением и составом межклеточного вещества различают три разновидности хрящевой ткани: гиалиновую, эластическую, волокнистую.
Гиалиновая, или стекловидная, хрящевая ткань (от греч. hyalos – стекло) образует хрящевые части ребер, покрывает суставные поверхности костей, входит в состав стенок органов дыхания – гортани, трахеи, бронхов. Гиалиновый хрящ построен из межклеточного вещества, богатого белками, и хрящевых клеток, расположенных группами по 2 – 4 хондроцита в каждой. Снаружи хрящи покрыты надхрящницей, наружный слой которой образован волокнистой соединительной тканью, а внутренний слой является ростковым и состоит из молодых хрящевых клеток – хондробластов и их предшественников. Суставная поверхность хрящей надхрящницей не покрыта.
Эластический хрящ служит скелетом гибких органов – ушных раковин, некоторых хрящей гортани (надгортанника, рожковидных, клиновидных) . В эластическом хряще наряду с коллагеновыми волокнами присутствуют эластические волокна, имеющие различную ориентацию. В эластическом хряще никогда не наблюдается отложения солей – обызвествления.
Волокнистый хрящ образует межпозвоночные диски, находится в местах прикрепления сухожилий и связок к костям. Межклеточное вещество этого хряща содержит пучки коллагеновых волокон, придающие этому хрящу повышенную прочность.
Для образования достаточно прочного внутреннего скелета в процессе эволюции у позвоночных животных появляется еще одна разновидность скелетных тканей – костная ткань. Она также состоит из костных клеток и достаточно хорошо развитого, пропитанного солями межклеточного вещества.
В костной ткани различают три вида клеток: остеобласты, остеоциты и остеокласты.
Остеобласты – молодые костные клетки, образуются из остеогенных клеток. Остеогенные клетки располагаются на поверхности костной ткани, в надкостнице, эндосте. Размножаясь, они пополняют запас остеобластов, которые продуцируют межклеточное вещество, а сами превращаются в зрелые костные клетки – остеоциты.
Остеоциты – это зрелые, неспособные к делению костные клетки. Лежат они в узких костных полостях (лакунах), имеют тонкие отростки.
Остеокласты – это клетки-разрушители. Они участвуют в перестройке костной ткани. Остеокласты способны разрушать кость и обызвествленный хрящ. Выделяемые этими клетками вещества растворяют соли кальция и разрушают органические соединения кости. При постоянно изменяющейся физической нагрузке, которая то возрастает (при активном образе жизни), то уменьшается (при отдыхе), в костной ткани (в костях) из костных клеток создаются новые конструкции (костные пластинки) или разрушаются имеющиеся.
Межклеточное вещество костной ткани состоит из аморфного вещества и коллагеновых волокон, пропитанных солями кальция, фосфора и других химических элементов. В соответствии со строением межклеточного вещества различают грубоволокнистую и пластинчатую костную ткань.
Грубоволокнистая костная ткань имеет неупорядоченное расположение коллагеновых волокон, межклеточного вещества. Встречается эта ткань в местах прикрепления сухожилий к костям.
Пластинчатая костная ткань образует костные пластинки, состоящие из остеоцитов и минерализованного межклеточного вещества. В соседних костных пластинках коллагеновые волокна имеют различное направление (они лежат примерно под углом 90°), что придает костной ткани повышенную прочность. Из пластинчатой костной ткани построено компактное и губчатое вещество костей скелета.
Мышечные ткани имеют различное происхождение и строение. Они объединены по функциональному признаку – сократимости. Сократимость – одно из основных свойств живых клеток – достигает наибольшего развития у мышечных тканей. Различают гладкую, поперечно-полосатую и сердечную мышечные ткани, имеющие различное строение.
Гладкая (неисчерченная) мышечная ткань располагается в стенках полых внутренних органов, кровеносных и лимфатических сосудов, протоков желез, а также в некоторых других органах. Эта ткань состоит из гладкомышечных клеток (миоцитов) веретенообразной формы. Длина гладкомышечной клетки – около 100 мкм. Гладкая мышечная ткань сокращается непроизвольно, подчиняясь импульсам вегетативной (автономной) нервной системы, неподконтрольной нашему сознанию.
Поперечно-полосатая (исчерченная) мышечная ткань образует скелетные мышцы, поэтому ее называют также скелетной мышечной тканью. Эта ткань построена из волокон, имеющих длину от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Каждое мышечное волокно имеет до 100 и более ядер. Волокна имеют чередующуюся светлую и темную окраску, в связи с чем ткань и получила свое название. Сокращается поперечно-полосатая мышечная ткань произвольно, подчиняясь сознательным движениям, усилиям воли.
Сердечная мышечная ткань состоит из клеток, имеющих поперечно-полосатую исчерченность. Сокращается эта ткань непроизвольно, подчиняясь автоматизму сердечных ритмов.
Нервная ткань – основная ткань всех органов нервной системы (головного и спинного мозга, нервов). Состоит она из нервных клеток различной величины (размеры тела клетки до 150 мкм) и формы и клеток нейроглии, выполняющих вспомогательные функции.
Вопрос №7-9
Cкелет (от греч. skeleton – высушенный) человека представляет собой совокупность костей, определенным образом соединенных друг с другом. У взрослого человека скелет состоит примерно из 205 костей. В скелете (рис. 12) выделяют три отдела: скелет туловища, скелет черепа и скелет конечностей (табл. 2).
Рис. 12. Скелет человека (вид спереди):
– мозговой череп, 2 – лицевой череп, 3 – кости пояса верхней конечности4 – плечевая кость, 5 – кости предплечья, 6 – кости кисти, 7 – грудная клетка 8 – позвоночный столб, 9 – кости пояса нижних конечностей, 10 – бедренная кость, 11 – кости голени, 12 – кости стопы
Кости частей тела
|
Названия костей и их количество
|
Кости туловища |
Позвонки – 31 – 33 шейные – 7 грудные – 12 поясничные – 5 крестец (5 сросшихся крестцовых позвонков) копчик (3 – 5 копчиковых позвонков) Ребра – 12 пар Грудина |
Кости черепа |
23 кости, в том числе непарные – лобная, затылочная, клиновидная, нижняя челюсть, подъязычная кость и парные – теменные, височные, скуловые и др. |
Кости верхней конечности |
32 кости у одной верхней конечности ключица лопатка плечевая кость лучевая кость кости запястья – 8 пястные кости – 5 фаланги пальцев – 14 |
Кости нижней конечности |
31 кость у одной нижней конечности тазовая кость бедренная кость надколенник большеберцовая кость малоберцовая кость кости предплюсны – 7 плюсневые кости – 5 фаланги пальцев – 14 |
Скелет туловища состоит из позвонков, образующих позвоночник, и костей грудной клетки. Каждый сегмент скелета туловища у человека образован позвонком, а в грудном отделе также парой ребер и участком грудины.
Скелет головы – череп, защищает головной мозг, органы чувств и служит опорой для начальных отделов органов пищеварения и дыхания. Череп условно подразделяют на два отдела – мозговой и лицевой.
Скелет верхних и нижних конечностей делят на скелет свободной конечности и скелет пояса. Скелет пояса верхних конечностей (плечевого пояса) состоит из двух парных костей – лопатки и ключицы, а скелет свободной верхней конечности – из трех отделов: плечевой кости, костей предплечья и костей кисти.
Скелет пояса нижних конечностей (тазовый пояс) состоит из парной тазовой кости, а скелет свободной нижней конечности подразделяют на три отдела: бедренную кость, кости голени и кости стопы. Каждая кость – самостоятельный орган, выполняющий определенную функцию.
Соединение костей скелета. Классификация суставов
Как мы уже знаем, кости скелета выполняют функции опоры и движения. Между собой они соединены при помощи различного вида соединений.
У низших позвоночных кости соединены посредством непрерывных соединений: между ними нет никакого перерыва, щели. Совершенствование двигательных функций пpивeлo к возникновению между костями щелей и полостей, в результате чего в процессе эволюции возник новый, более прогрессивный вид соединений костей – прерывный, позволяющий производить обширные, быстрые движения. Эти соединения получили название суставов. Все соединения костей скелета человека можно разделить на три группы: непрерывные, полусуставы, лимфизы) и прерывные (суставы).
Непрерывные соединения образованы различными видами соединительной ткани. В зависимости от вида ткани, образующей соединения, их подразделяют на соединительно-тканные, хрящевые и костные соединения.
Соединительнотканные, или фиброзные (по названию грубоволокнистой ткани), соединения характеризуются наличием прослойки соединительной ткани между сочленяющимися костями. Эти соединения прочные, более или менее подвижные. К таким соединениям относят швы между костями черепа (зубчатые, чешуйчатые, плоские), связки и межкостные перепонки. Соединения корней зубов с зубными альвеолами верхней и нижней челюстей также относятся к соединительнотканным, поскольку между корнем зуба и стенками альвеол имеется тонкая прослойка соединительной ткани. К фиброзным соединениям относят также межкостные перепонки, натянутые между костями предплечья и голени, служащие местом начала многих мышц. К фиброзным соединениям относят связки, которые соединяют соседние кости, удерживают их друг возле друга, укрепляют суставы. Состоят они из пучков плотной волокнистой соединительной ткани.
Хрящевые соединения – прочные, эластические, упругие, малоподвижные. К ним относят межпозвоночные диски, хрящевое соединение первого ребра с грудиной, хрящевые прослойки между частями молодых, еще не сросшихся частей одной кости. Эти последние хрящевые соединения называют временными хрящевыми соединениями, поскольку они в определенном возрасте (обычно в подростковом, юношеском) замещаются костной тканью.
Костными соединениями называют участки костной ткани, появившейся на месте предшествующего хряща (например, в месте соединения лобковой, подвздошной и седалищной костей в единую тазовую кость).
Полусуставы, или симфизы, представляют собой соединения двух костей при помощи хряща (хрящевой прослойки), в котором имеется щель – полость, содержащая небольшое количество жидкости. Полного перерыва между двумя такими сочленяющимися костями еще нет. Полость только намечается. Примером такого соединения может служить лобковый симфиз – соединение между двумя лобковыми костями, замыкающими спереди костный таз.
Прерывные соединения, или суставы, отличаются большой подвижностью, разнообразием движений и сложностью строения. Каждый сустав имеет несколько обязательных элементов (рис. 17):
Рис. 17. Схема строения сустава: 1 – надкостница, 1 – кость, 3 – суставная капсула, 4 – суставной хрящ, 5 – суставная полость
1) суставные поверхности сочленяющихся костей; 2) суставную капсулу, окружающую в виде муфты концы сочленяющихся костей; 3) суставную полость, ограниченную свободной поверхностью суставных хрящей и внутренней поверхностью суставной капсулы;4) суставную (синовиальную) жидкость, которая в небольшом количестве имеется в полости каждого сустава. Она увлажняет изнутри суставную капсулу, а также участвует в питании суставного хряща.
Суставные поверхности костей покрыты суставным хрящом. Толщина его находится в прямой зависимости от нагрузки, испытываемой суставом. Чем больше нагрузка, тем толще хрящ.
Суставной хрящ обладает высокими пружинящими свойствами. Это объясняется тем, что его хрящевые клетки и соединительнотканные волокна в глубине хряща ориентированы перпендикулярно по отношению к свободной поверхности хряща, навстречу силам давления, а в поверхностных слоях – вдоль поверхности хряща, навстречу силам трения. Пружинящий суставной хрящ не только сглаживает толчки при движениях, ходьбе, беге, но и равномерно распределяет давление на суставные поверхности сочленяющихся костей.
Суставная капсула каждого сустава состоит из двух слоев. Наружный слой – фиброзная мембрана. Он плотный, грубоволокнистый, довольно толстый. Прикрепляется наружный слой к костям вблизи краев суставных поверхностей и переходит в надкостницу. Фиброзная мембрана закрепляется связками – толстыми жучками плотной волокнистой соединительной ткани, которые прикрепляется своими концами к сочленяющимся костям. Связки не только укрепляют суставы, они направляют и ограничивают движения, препятствуя «переразгибанию» суставов. Внутренний тонкий слой суставной капсулы – синовиальная мембрана, выстилает изнутри фиброзную мембрану.
Со стороны суставной полости синовиальная мембрана покрыта плоскими эпителиальными клетками, вырабатывающими суставную жидкость (синовию). Синовиальная жидкость, поступающая в суставную полость из внутреннего слоя суставной капсулы, облегчает скольжение суставных поверхностей. Эта жидкость смачивает трущиеся поверхности суставных хрящей, устраняя трение.
Рис. 18. Виды суставов: А – блоковидный, Б – эллипсоидный, В – седловидный, Г – шаровидный
Образуются суставы в эмбриональный период развития человека. Между двумя формирующимися костями разрыхляется эмбриональная соединительная ткань, на месте которой позже образуется суставная полость. Окончательное формирование всех элементов сустава заканчивается в период полового созревания, в возрасте 13 – 16 лет.
Движения, занятия физкультурой и спортом сохраняют форму и подвижность суставов. В то же время длительные и чрезмерные механические нагрузки или длительное обездвиживание вызывают изменения в структурах сустава, особенно в суставном хряще. Суставной хрящ деформируется, уменьшаются его подвижность, механические, пружинящие свойства.
Суставы различают по их строению, количеству сочленяющихся костей и по форме суставных поверхностей. По числу костей суставы делят на простые и сложные.
Простые суставы образованы двумя костями (например, плечевой, тазобедренный суставы), сложные – тремя и более костями (например, локтевой, коленный суставы) . Выделяют также комплексные комбинированные суставы.
У комплексных суставов (например, у грудино-ключичного и коленного суставов) между сочленяющимися костями имеется хрящевой диск или мениски (хрящевые пластинки различной формы и толщины), которые разделяют полость сустава на две части. Диски или мениски сглаживают, выравнивают несоответствия суставных поверхностей сочленяющихся костей.
Комбинированный сустав представляет собой два анатомически изолированных сустава, действующих вместе (например, правый и левый височно-нижнечелюстные суставы).
По форме суставных поверхностей и числу осей вращения различают суставы цилиндрические, эллипсоидные и шаровидные (рис. 18).
Форма сустава определяет количество осей вращения. У сустава цилиндрической формы имеется только одна ось вращения. Это одноосные суставы, например верхний и нижний лучелоктевые суставы. Суставы эллипсоидной формы имеют две оси вращения, это двуосные суставы (например, лучезапястный сустав) .У шаровидных суставов три оси вращения. Это трехосные, или многоосные, суставы (например, плечевой сустав). У суставов шаровидной формы движения могут выполняться вокруг множества осей. К шаровидным суставам относят также плоские суставы, суставную поверхность которых можно рассматривать как малую часть поверхности большого шара.
Подвижность в суставах, размах и направление движений зависят от строения сочленяющих поверхностей (размера, формы, кривизны суставных поверхностей). Движения в суставах совершаются вокруг различных осей: поперечной (фронтальной), переднезадней (сагиттальной), продольной (вдоль сочленяющихся костей). Вокруг фронтальной оси выполняется сгибание, разгибание; вокруг сагиттальной оси – отведение (от туловища) – приведение (к туловищу), вокруг продольной оси – вращение. Размах, величина движений в суставах зависят от разности угловых величин суставных поверхностей, которые выражаются в градусах. На размах движений в суставах влияют натяжение суставной капсулы, количество и расположение связок, мышцы, действующие на суставы. Они могут тормозить или ограничивать движения в суставах.