Егор Советников
ЕГЭ. Биология. Анатомия и физиология человека
Ткани
Ткань – совокупность клеток, объединенных общим происхождением и сходных по строению и функциям.
Гистология – наука о тканях.
Выделяют 4 типа тканей (у позвоночных животных в целом, и у человека в частности):
Эпителиальная
Мышечная
Нервная
Соединительная
Разберем каждую из них по нескольким основным критериям:
Основная функциональная характеристика.
Количество ядер в клетках.
Расстояние между клетками.
Количество межклеточного вещества.
Происхождение.
Кровоснабжение.
Регенерация.
Дополнительная особенность.
Затем рассмотрим классификацию каждой ткани по подтипам.
Эпителиальная ткань
Характеристики эпителиальной ткани:
Покровная и секреторная функции.
Всегда 1 ядро в клетке (кроме мертвых клеток рогового слоя кожи – в них нет ядер).
Клетки плотно прижаты друг к другу.
Практически отсутствует межклеточное вещество.
Образуется из эктодермы и энтодермы.
Слабо кровоснабжается или вообще не кровоснабжается (эпидермис кожи).
Очень хорошая регенерация.
У эпителиальной ткани всегда есть базальная мембрана – это «белковый фундамент», особая прослойка из коллагенов, к которой крепится эпителий.
Существуют разные классификации эпителия. Они базируются на количестве слоев в эпителии и на форме клеток. Мы разберем две базовые классификации, очень похожие друг на друга.
Первая классификация – это разделение эпителия на однослойный и многослойный. Все клетки однослойного эпителия прикреплены к базальной мембране. У многослойного эпителия только нижний слой прикреплен к базальной мембране. К однослойному эпителию относятся железистый (из него образованы железы организма) и покровный (из него образованы покровы многих внутренних органов). К многослойному эпителию относятся ороговевающий (из него образована кожа) и неороговевающий (из него образованы выстилки ротовой полости, влагалища, мочевыделительной системы). Ороговевающий эпителий – это эпителий, способный к ороговеванию, то есть, к образованию плотного слоя из мертвых клеток.
Стоит отметить, что в данную классификацию проблематично поместить многорядный (переходный, псевдомногослойный) эпителий. Особенность многорядного эпителия в том, что все клетки прикреплены к базальной мембране, что относит его к однослойному эпителию. Однако сами клетки расположены в несколько рядов, что сближает его с многослойным эпителием. Обратите внимание на картинку ниже. Это эпителий трахеи. Несмотря на складывающееся впечатление многослойности, каждая клетка прикреплена к базальной мембране (черной жирной линии внизу), что говорит об однослойности эпителия.
Вторая классификация – это разделение по морфологии клеток. Независимо от количества слоев, клетки могут иметь различную форму: плоскую, кубическую, призматическую (столбчатую). Отдельно здесь выделяют реснитчатый (мерцательный) эпителий – эпителий, имеющий реснички, необходимые для перемещения слизи. На картинке снизу мерцательный эпителий расположен справа в цилиндрическом эпителии.
Мышечная ткань
Характеристики мышечной ткани:
Возбудимость (способность реагировать на раздражители внешней среды, например, на электрический импульс) и сократимость (способность изменять форму в ответ на раздражитель внешней среды).
Количество ядер зависит от подтипа мышечной ткани (может быть 1 ядро, а может быть множество ядер).
Клетки находятся близко друг к другу, иногда даже сливаются друг с другом.
Межклеточного вещества у мышечной ткани мало.
Развивается из мезодермы.
Очень хорошо кровоснабжается.
Регенерация зависит от подтипа.
Некоторые из подтипов ткани могут быть подконтрольны сознанию.
Классификация мышечной ткани довольно проста и отражает морфо-функциональные характеристики. Мышечная ткань делится на гладкую (не имеет поперечной исчерченности) и поперечнополосатую (очевидно, имеет поперечную исчерченность). Поперечная исчерченность связана с четким чередованием различных крупных белковых молекул в мышечных клетках. Поперечнополосатая мышечная ткань делится на скелетную (образует скелетные мышцы) и сердечную (образует миокард).
Помимо классификации нужно знать отличия между гладкой, скелетной и сердечной мускулатурой.
Обратите внимание на форму клеток и количество ядер на картинке ниже. Отличить между собой три подтипа мышечной ткани несложно: у гладкой мышечной ткани форма клеток веретеновидная с ядром в центре, у скелетной мышечной ткани ядра прижаты к краям волокон и границы клеток незаметны, у сердечной мышечной ткани одно или два ядра расположены в центре и между клетками видны четкие границы.
Нервная ткань
Характеристики нервной ткани:
Возбудимость (способность реагировать на раздражители внешней среды, например, на электрический импульс) и проводимость (способность передавать импульс другим клеткам).
Всегда одно ядро.
Расположение клеток очень вариативно.
Содержание межклеточного вещества вариативно.
Развивается из эктодермы.
Отлично кровоснабжается.
Нейроны не регенерируют, нейроглия способна к регенерации.
Клетки характеризуются большим количеством отростков и их ветвистостью.
Классификация нервной ткани крайне проста. Выделяют собственно нейроны – функциональные клетки нервной ткани, создающие электрические импульсы, и нейроглию – вспомогательные клетки, помогающие нейронам правильно функционировать. Нейроглия делится на микроглию и макроглию.
Микроглия – это макрофаги центральной нервной системы, то есть, ее собственная иммунная система. Также микроглия способствует образованию синапсов – контактов между нейронами.
Макроглия делится еще на три подтипа клеток: астроциты, олигодендроциты, эпендимоциты.
Астроциты – выступают в роли опоры для нейронов, выполняют трофическую функцию, образуют гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) между кровью и мозгом. Дело в том, что мозг требуется в защите от лишних токсинов и избыточного внимания нашей иммунной системы. Для этого астроциты оплетают кровеносные сосуды и не допускают проникновения в нервную систему токсинов и клеток иммунной системы.
Эпендимоциты – что-то наподобие эпителиальной ткани, но в мозге. Образуют вместе с астроцитами гемато-энцефалический барьер, а также выстилают желудочки мозга, по которым течет ликвор.
Олигодендроциты – окружают нервные клетки и, прежде всего, их аксоны, создавая миелиновую оболочку. Миелиновая оболочка – это многослойная, закрученная как рулет вокруг аксона, оболочка. Ее можно сравнить с изоляцией на проводе, способствующей защите электрического сигнала от помех. На самом деле ее функция намного сложнее, а принцип передачи нервного сигнала устроен не как в электрическом проводе. Но об этом расскажут уже в университете. Олигонедроциты периферической нервной системы называют Шванновскими клетками.
Соединительная ткань
Характеристики соединительной ткани:
Интегративная функция. Конкретная функция зависит от конкретного подтипа ткани.
Ядро 1 или иногда 0 (эритроциты).
Расположение клеток вариативно.
Очень много межклеточного вещества.
Развивается из мезодермы.
Кровоснабжение вариативно.
Уровень регенерации вариативен (от очень высокого для клеток крови до низкого для костной ткани).
Может быть жидкой (кровь и лимфа).
Выделяют много подтипов соединительной ткани и даже подтипы отдельных клеток. Мы разберем основные:
Рыхлая волокнистая. Образует дерму – средний слой кожи.
Плотная волокнистая. Образует фасции (оболочки мышц и органов), сухожилия, связки.
Хрящевая.
Костная.
Жировая.
Кровь.
Лимфа.
Ретикулярная. Образует селезенку, красный костный мозг, лимфоузлы.
На картинке ниже изображены некоторые из подтипов соединительной ткани. Нет крови и лимфы, так как в этих тканях каждый подтип клеток имеет свою особую морфологию. О крови и лимфе мы поговорим позже.
Интегративная таблица по общей характеристике всех 4 тканей:
Кожа
Кожа – это внешний покров тела человека, состоящий из трех слоев: эпидермы, дермы, гиподермы. Кожа состоит не только из эпителия, там есть множество других тканей!
Эпидерма – наружный слой, состоящий из эпителиальных клеток (многослойного плоского ороговевающего эпителия). Эпидерма состоит из 5 последовательных слоев (снаружи внутрь):
Роговой слой – ороговевшие мертвые клетки (кераноциты). Поскольку это мертвые клетки, то они не содержат ядер.
Гиалиновый слой – тоже безъядерные клетки. Иногда этот слой называют блестящим слоем.
Зернистый слой – уплощенные живые клетки.
Шиповатый слой – живые клетки с выростами.
Базальный – клетки, крепящиеся к базальной мембране.
Помимо этого, в базальном слое располагаются меланоциты – особые клетки, продуцирующие меланин. Меланин – пигмент, придающий темную окраску кожи. Он вырабатывается в зависимости от генов, воздействия ультрафиолетовых лучей, воздействия гормонов. Родинки (невусы) образованы скоплениями меланоцитов. Полное отсутствие меланина в организме называется альбинизмом. Обратите внимание, что меланоциты имеют нейрональное происхождения (то есть, они ближе к нервной ткани, чем к эпителиальной).
Дерма – средний слой, состоящий из рыхлой соединительной ткани, в которой расположены придатки кожи (волосяные фолликулы, потовые и сальные железы), сосуды и рецепторы.
Гиподерма – внутренний слой кожи, состоящий из подкожной жировой клетчатки (жировой ткани) и рыхлой соединительной ткани. В ней располагаются крупные сосуды и нервы.
Ниже приведена картинка послойного строения кожи. Обратите внимание, что граница между эпидермой и дермой – это базальная мембрана. Однако четкой границы между дермой и гиподермой нет.
Теперь рассмотрим картинку с основными структурными элементами кожи. Обратите внимание, что протоки сальной железы выходят в воронку волосяного фолликула, а у потовых желез свои собственные протоки, выходящие на поверхность кожи. На картинке не представлены рецепторы кожи.
К придаткам кожи человека относятся: ногти, волосы, потовые железы, сальные железы. Молочные (млечные) железы являются видоизмененными потовыми железами. У других позвоночных животных могут быть иные придатки: когти, перья, роговые чешуи, пахучие железы.
Функции кожи:
Покровная – создает слой, отграничивающий наружную среду и организм.
Защитная – кожа защищает организм от внешних химических, физических и биологических воздействий, а также от потери воды (без кожи организм быстро бы потерял воду из-за испарения).
Выделительная – через потовые железы может секретироваться вода, ионы, мочевина, некоторые токсические вещества.
Запасающая – подкожная жировая клетчатка содержит запас липидов, который может быть использован организмом.
Эндокринная и метаболическая – кожа участвует в синтезе и запасе витамина D, синтезе и секреции некоторых гормонов, производимых жировой тканью.
Рецепторная – кожа отвечает за осязание и восприятие боли.
Термоизоляция – подкожная жировая клетчатка плохо проводит тепло, благодаря чему организм не теряет тепло, если температура окружающей среды низкая, и, наоборот, не перегревается, если температура окружающей среды высокая.
Терморегуляция – благодаря кровеносным сосудам и потовым железам кожа может быстро отдавать тепло. Даже в случае, когда температура окружающей среды выше температуры тела, организм способен остывать. Это достигается выделением жидкого пота на поверхность кожи, который, испаряясь, забирает тепловую энергию и остужает организм.
Кормление детенышей – молочные железы выделяют питательное молоко, которым кормят детенышей млекопитающие.
Опорно-двигательная система
Включает в себя несколько составляющих элементов: кости, мышцы, связки, сухожилия.
Кости – цельные структуры из костной ткани, выполняют функции опоры, защиты, кроветворения (в некоторых костях содержится красный костный мозг), служат местом крепления мышц.
Мышцы – волокна скелетной мускулатуры, выполняют функции движения и защиты.
Связки – тяжи из плотной волокнистой ткани, выполняют функцию соединения костей и образования суставов.
Сухожилия – тяжи из плотной волокнистой ткани, которые являются продолжением фасции мышцы (соединительно-тканной оболочки мышцы, выполняют функцию прикрепления мышц к костям.
Кости
Кости состоят из органических и неорганических веществ. Органические вещества (коллаген и другие белки) придают кости эластичность и упругость. Неорганические вещества (фосфат кальция и другие соли) придают кости твердость. Только в комплексе обоих компонентов получается прочная кость. Если исключить органические вещества (например, поместив кость в раствор с ферментами), то в кости останутся только неорганические вещества – она будет твердой, но хрупкой, как стекло. Наоборот, если исключить неорганические вещества (например, поместив кость в кислоту, то в кости останутся только органические вещества – она перестанет быть твердой, по консистенции будет похожа на хрящ.
Общее строение трубчатой кости
На макроскопическом уровне кость состоит из тела (диафиза) и головки (эпифиза), иногда между ними выделяют шейку (метафиз). В месте сустава кость покрыта хрящом, в остальных местах – надкостницей.
На микроскопическом уровне кость внутри образована губчатым веществом (заполнено красным костным мозгом), компактным веществом, желтым костным мозгом (жировая ткань), в котором располагаются сосуды и нервы.
Остеон – структурно-функциональная единица компактного вещества. В центре него находится Гаверсов канал (внутри него – сосуды и нервы), а по периферии остеобласты. Остальная часть остеона заполнена пластинками с остоецитами. Также встречаются остеокласты.
Остеобласты – молодые клетки костной ткани, продуцирующие межклеточное вещество.
Остеоциты – зрелые клетки костной ткани, замурованные в межклеточном веществе.
Остеокласты – клетки для разрушения и перестройки костной ткани.
Классификация костей
Трубчатые
.1.
Длинные (плечевая, локтевая, лучевая, бедренная, большеберцовая, малоберцовая, ключица)
.2.
Короткие (фаланги пальцев, кости пястья и плюсны)
Губчатые
1.1.
Длинные (ребра, грудина)
1.2.
Короткие (кости запястья и предплюсны)
1.3.
Сесамовидные (надколенник)
Плоские
2.1.
Широкие (тазовые: подвздошная, седалищная, лобковая; кости черепа: лобная, затылочная, теменная)
2.2.
Воздухоносные (верхнечелюстная, клиновидная, решетчатая)
Смешанные (позвонки)
Скелет – совокупность костей организма. В среднем в организме человека 208 костей.
Скелет состоит из трех основных звеньев: осевого скелета, верхней конечности, нижней конечности. Разберем подробнее состав скелета.
Осевой скелет
.1.
Череп (лицевой отдел: верхняя и нижняя челюсти, скуловая, носовая; мозговой отдел: теменная, височная, лобная, затылочная, клиновидная, решетчатая)
.2.
Позвоночник (шейный отдел – 7 позвонков, грудной отдел – 12 позвонков, поясничный отдел – 5 позвонков, крестец – 5 сросшихся позвонков, копчик – 3 сросшихся позвонка)
.3.
Грудная клетка (грудина, истинные ребра – 7 пар, ложные ребра – 3 пары, плавающие ребра – 2 пары)
Верхняя конечность
1.1.
Пояс верхней конечности (лопатка, ключица)
1.2.
Свободная верхняя конечность (плечевая, локтевая, лучевая, кости запястья, кости пястья, фаланги пальцев)
Нижняя конечность
2.1.
Пояс нижней конечности (тазовые кости: седалищная, лобковая, подвздошная)
2.2.
Свободная нижняя конечность (бедренная, большеберцовая, малоберцовая, надколенник, кости предплюсны, кости плюсны, фаланги пальцев)
Осевой скелет
Состоит из черепа, позвоночника и грудной клетки
