1. Строение системы органов дыхания. Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих непрерывное снабжение всех органов и тканей тела кислородом и удаление из организма постоянно образующегося в процессе обмена веществ углекислого газа.
В процессе дыхания различают несколько этапов:
1) внешнее дыхание, или вентиляция легких – обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом;
2) обмен газов в легких между альвелярным воздухом и кровью;
3) транспорт газов кровью, т. е. процесс переноса кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;
4) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;
5) внутреннее дыхание – биологическое окисление в митохондриях клетки.
Основная функция дыхательной системы – обеспечение поступления кислорода в кровь и удаление из крови углекислого газа.
Из других функций дыхательной системы можно отметить:
1. Участие в процессах терморегуляции. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло, охлаждаясь, если это возможно (если температура окружающей среды ниже температуры тела).
2. Участие в процессах выделения. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (например, этилового спирта при алкогольном опьянении).
3. Участие в иммунных реакциях. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.
Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются:
согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха);
увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких);
очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц – пыли и других.
Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов (Рисунок 6). Дыхательные пути начинаются носовой полостью, которая отделена от ротовой полости спереди твердым, а сзади мягким нёбом. Носовая полость имеет костный и хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.
Слизистая оболочка носа содержит ряд приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха.
Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого образуют сплошной ковер, на который оседает пыль. Благодаря мерцанию ресничек осевшая пыль изгоняется из носовой полости. Задержанию инородных частиц способствуют и волоски, находящиеся у наружного края носовых отверстий.
Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, секрет которых обволакивает пыль и способствует ее изгнанию, а также увлажняет воздух. Слизь, находящаяся в носовой полости, обладает бактерицидными свойствами – в ней содержится лизоцим – вещество, которое понижает способность бактерий к размножению или убивает их.
В-третьих, слизистая оболочка богата венозными сосудами, которые могут набухать при различных условиях; повреждение их служит поводом к носовым кровотечениям. Значение этих образований состоит в том, чтобы обогревать проходящую через нос струю воздуха. Специальными исследованиями установлено, что при прохождении через носовые ходы воздуха с температурой от +50 до –50°С и влажностью от 0 до 100% в трахею всегда попадает воздух, «приведенный» к 37°С и 100% влажности.
На поверхность слизистой из кровеносных сосудов выходят лейкоциты, которые тоже выполняют защитную функцию. Осуществляя фагоцитоз («пожирание» чужеродных частиц»), они погибают, и поэтому в слизи, выделяющейся из носа, содержится много погибших лейкоцитов.
Из носовой полости воздух проходит в носоглотку, откуда он переходит в носовую часть глотки, а затем в гортань.
Легкие располагаются в герметически закрытой грудной полости. Задняя стенка грудной полости образована грудным отделом позвоночника и отходящими от позвонков подвижно присоединенными ребрами. С боков она образована ребрами, спереди – ребрами и грудиной. Между ребрами располагаются межреберные мышцы (наружные и внутренние). Снизу грудная полость отделяется от брюшной полости грудобрюшной преградой, или диафрагмой, куполообразно изогнутой в грудную полость.
У человека два легких – правое и левое. Правое легкое состоит из трех долей, левое – из двух. Суженную верхнюю часть легких называют верхушкой, а расширенную нижнюю – основанием.
Легкие покрыты оболочкой – плеврой, которая состоит из двух листков: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального).
Внутренний листок плевры покрывает легкие и является их наружной оболочкой, которая по корню легко переходит в наружный листок плевры, выстилающий стенки грудной полости (является ее внутренней оболочкой). Таким образом, между внутренним и наружным листками плевры образуется герметически замкнутое мельчайшее капиллярное пространство, которое называют плевральной полостью. В ней находится небольшое количество (1 – 2 мл) плевральной жидкости, которая смачивает листки плевры и облегчает их скольжение относительно друг друга.
Акты вдоха и выдоха ритмически сменяют друг друга. Взрослый человек делает 15 – 20 циклов в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8 – 12 циклов в минуту) и глубокое.
3. Строение и функционирование органов пищеварения. Организм человека ежедневно расходует значительное количество энергии на поддержание нормальной работы органов и систем, рост, развитие, физическую активность и другие процессы жизнедеятельности. Пищеварительная система представляет собой комплекс органов, которые осуществляют механическую и химическую обработку потребляемых человеком пищевых веществ, всасывание переработанных и выделение оставшихся непереваренными составных частей пищи (Рисунок 7). Пищеварительный тракт человека состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкой и толстой кишок. К пищеварительной системе относятся также печень и поджелудочная железа.
Полость рта ограничена спереди и с боков зубами и щеками, сверху - твердым нёбом и передним участком мягкого нёба, а снизу - диафрагмой рта, поверх которой расположен язык. При закрытом рте язык соприкасается с небом, и ротовая полость представляет собой узкую щель.
На верхней и нижней челюстях человека содержится по 16 зубов.
Язык представляет собой мышечный орган. При помощи языка пища в процессе жевания перемещается в полости рта, что способствует ее тщательному пережевыванию. Язык участвует в акте речи. В его слизистой оболочке размещены специфические нервные окончания вкусовых анализаторов, они сосредоточены во вкусовых сосочках.
В полость рта открываются выводные протоки трех пар больших слюнных желез: околоушной, подчелюстной и подъязычной.
Околоушные железы расположены под кожей спереди и несколько ниже ушной раковины.
Подчелюстные железы расположены под нижней челюстью, а подъязычные железы - на дне полости рта, между языком и нижней челюстью. Кроме того, в слизистой оболочке полости рта имеется большое число мелких желез. Выделяемая слюнными железами слюна смачивает пищу и облегчает ее проглатывание. Кроме того, в слюне содержатся ферменты, расщепляющие углеводы. Таким образом, процесс химической обработки пищи - пищеварение начинается уже в ротовой полости. Позади носовой и ротовой полостей расположена глотка. Ее верхняя часть, соединяющаяся с носовой полостью, называется носоглоткой. В средней части глотка сообщается с полостью рта, а ниже позади гортани, ведущей в дыхательное горло, переходит в пищевод.
В средней части глотки происходит перекрест дыхательного и пищеварительного путей. При глотании мягкое нёбо приближается к задней стенке глотки и закрывает вход в носоглотку, надгортанник закрывает вход в гортань, и пища проталкивается по направлению к пищеводу.
Пищевод расположен между глоткой и желудком. Он представляет собой узкую и длинную трубку, по которой пища проходит из ротовой полости в желудок. Длина пищевода у взрослого человека, в среднем, 25 см.
Расположенные в слизистой оболочке слизистые железы выделяют секрет, облегчающий прохождение пищи по пищеводу.
Все последующие отделы пищеварительного тракта расположены в брюшной полости, которая ограничена сверху диафрагмой, снизу - костями и мышцами таза, передняя, боковые и задняя ее стенки образованы мышцами живота, спины и поясничной частью позвоночника.
Брюшная полость выстлана серозной оболочкой, называемой брюшиной, которая обволакивает также внутренние органы, расположенные в брюшной полости.
Желудок представляет собой мешкообразное расширение пищеварительного тракта изогнутой формы. Его вогнутый край, обращенный вверх и вправо, называют малой кривизной; выпуклый край, обращенный вниз и влево, - большой кривизной. В желудке различают свод - верхнюю куполообразную часть, тело, место входа пищевода в желудок, место выхода пищевода из желудка в двенадцатиперстную кишку - привратник.
Поджелудочная железа расположена позади желудка на задней брюшной стенке, левой своей частью она заходит в левое подреберье. Поджелудочная железа вырабатывает ферменты: трипсин (расщепляющий белки), амилазу (расщепляющую углеводы), липазу (расщепляющую жиры).
Сок поджелудочной железы, содержащий указанные ферменты, по выводному протоку поступает в двенадцатиперстную кишку. Отдельные участки поджелудочной железы выделяют в кровь инсулин, регулирующий содержание сахара в крови.
Печень представляет собой железистый орган массой около 1,5 кг. Расположена печень в верхней части брюшной полости, справа, непосредственно под диафрагмой. Различают две доли печени - правую (большую) и левую (меньшую). Ткань печени состоит из печеночных клеток, из которых складываются дольки печени. Между печеночными клетками идут желчные ходы, которые сливаются в междольковые, а затем в выводные протоки. Последние, соединяясь, образуют общий печеночный проток. По этим протокам из печени выводится вырабатываемая печеночными клетками желчь, расщепляющая в процессе пищеварения жиры. На нижней поверхности печени расположен желчный пузырь.
Функции печени не ограничиваются выработкой желчи. Она выполняет также роль барьера, нейтрализуя ядовитые продукты белкового обмена, поступающие с кровью. Печень участвует во всех видах обмена. В клетках печени углеводы, всасываемые слизистой оболочкой кишечника, превращаются в гликоген. В печени он накапливается, а затем постепенно расходуется при мышечной работе человека.
Кишечник представляет собой длинную трубку, состоящую из слизистой, мышечной и серозной оболочек, по которой продвигаются пищевые массы. Различают тонкую и толстую кишку. Тонкая кишка начинается от нижнего отдела желудка (привратника). Проделав на своем пути ряд петлеобразных изгибов, тонкая кишка переходит в толстую. Длина тонкой кишки равна 6,5-7 м. Она делится на двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишку.
4. Строение и функционирование органов выделения. В процессе обмена веществ в организме образуются продукты обмена (шлаки), накапливается избыток некоторых других веществ, которые удаляются органами выделения. К ним относятся система мочевыделения, легкие и кожа. Почки выводят из организма излишки воды, соли фосфорной кислоты, мочевину, избыток поваренной соли, а также другие вещества, накопление которых привело бы к отравлению и гибели организма. Это способствует поддержанию постоянства состава внутренней среды организма.
По форме почки напоминают бобы, вогнутой частью они обращены к позвоночнику. Со всех сторон почка покрыта жировой клетчаткой.
Почки выводят из организма излишки воды, соли фосфорной кислоты, мочевину, избыток поваренной соли, а также другие вещества, накопление которых привело бы к отравлению и гибели организма. Это способствует поддержанию постоянства состава внутренней среды организма. По форме почки напоминают бобы, вогнутой частью они обращены к позвоночнику. Со всех сторон почка покрыта жировой клетчаткой. Ткань органа состоит из двух слоев - наружного (коркового) и внутреннего (мозгового). Мозговой слой образован отдельными пирамидками, обращенными вершиной к вогнутой части почки. В этой части расположена полость, именуемая почечной лоханкой.
Корковый слой включает большое количество мельчайших сосудов, соединяющихся в клубочки. Клубочки заключены в капсулы, образующие своеобразные чашечки. Мелкие артерии, которые приносят кровь к капиллярным клубочкам, шире сосудов, через которые кровь из них удаляется. Поэтому в клубочках создается высокое давление крови и составные части крови выжимаются сквозь тонкие стенки капилляров и попадают в капсулы. Так образуется первичная моча, в которой содержатся наряду с конечными продуктами обмена глюкоза, аминокислоты и многие другие соединения, необходимые организму.
Первичная моча из капсул попадает в почечные канальцы и из них в лоханку. При прохождении первичной мочи через извитые почечные канальцы эпителиальные клетки из стенок активно всасывают из первичной
мочи большое количество воды (около 96%) и все вещества, необходимые организму. Из эпителиальных клеток они возвращаются в кровь. Выделяемая жидкость превращается во вторичную мочу.
Из почечных лоханок моча попадает в мочеточники, имеющие длину около 30 см и соединяющие почки с мочевым пузырем. Мочевой пузырь является полым мышечным органом, расположенным позади от лонного сращения тазовых костей. Наполнение мочевого пузыря приводит к растяжению его стенок, что приводит к сжатию заключенных в них мочеточников.
При накоплении в мочевом пузыре 200-400 мл мочи появляется позыв к мочеиспусканию. От дна мочевого пузыря отходит мочеиспускательный канал, вход в который закрывается круговой мышцей. При расслаблении этой мышцы моча проходит в мочеиспускательный канал, а из него - наружу. В течение суток взрослый человек выделяет в среднем 1-1,8 л мочи.
Еще одним органом выделения является кожа. Кожа, будучи покровным органом, выполняет различные функции. Она является защитным органом, одним из органов чувств, выполняет выделительную функцию.
Надкожица не содержит кровеносных сосудов. Клетки ее питаются с помощью лимфы, которая проникает из капилляров среднего слоя кожи. Надкожица защищает другие слои кожи от повреждений.
На некоторых участках кожи, особенно на подошвах и ладонях, роговой слой вследствие постоянного трения бывает значительно утолщен
Собственно кожа состоит из волокнистой соединительной ткани, образующей на границе с надкожицей выступы в виде сосочков.
Она содержит большое число кровеносных сосудов и окончаний нервов, позволяющих ощущать тепло, холод и другие воздействия. При высокой температуре среды и при повышении температуры организма вследствие физической нагрузки и других причин сосуды кожи под влиянием нервной системы расширяются, приток крови возрастает и теплоотдача увеличивается. Ее усилению способствует также рефлекторное увеличение испарения пота. За сутки человек при высокой температуре воздуха или тяжелой физической работе может выделять до 12 кг пота, с которым удаляются некоторые соли и шлаки. Пот содержит примерно 98% воды и 2% солей и других веществ. В собственно коже расположены корни волос, заключенные в соединительно-тканном волосяном мешочке, открывающемся на поверхности кожи. В просвет волосяного мешочка открываются выводные протоки сальных желез, выделяющие кожное сало, смазывающее волосы и поверхность кожи. Это способствует размягчению и увеличению эластичности поверхностного слоя кожи.
Выделительная функция легких и верхних дыхательных путей, включает в себя процессы газообмена, происходящие в легких, обеспечивая удаление из внутренней среды организма летучих метаболитов и экзогенных веществ – углекислого газа, аммиака, этанола, метилмеркаптана и др. (Рисунок 9 б).
Кроме этого у человека есть: нервная, репродуктивная (половая), эндокринная и иммунная системы.
Репродуктивная система человека – это комплекс органов мужского и женского организмов, которые главным образом, обеспечивают воспроизводство людей (их репродукцию, получение потомства, продолжение рода) (Рисунок10).
Эндокринная система — система регуляции деятельности внутренних органов посредством гормонов, выделяемых эндокринными клетками непосредственно в кровь либо диффундирующих через межклеточное пространство в соседние клетки.
Нервная система — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных нервных структур, которая совместно с эндокринной системой обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды (Рисунок 13).
Нервная система действует как интегративная система, связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной).