Краткие сведения по физиологии и анатомии человека

1.1 Организм как целое

Элементарной структурной и функциональной единицей организма является клетка. Все клетки организма имеют сходное строение. Снаружи они покрыты мембраной. На поверхности мембраны расположены рецепторы — белковые образования, которые способны реагировать на действия различных раздражителей.

Внутри клетки, как правило, имеется ядро и цитоплазма — вязкое полужидкое вещество, в котором находятся различные органеллы — биологические образования, отвечающие за определенные функции в клетке.

В каждой клетке постоянно происходят процессы метаболизма: процесс распада сложных органических соединений на более простые и процесс образования новых. Для роста и обновления клеток необходимо постоянное поступление кислорода и питательных веществ. Незаменимыми участниками химических реакций в клетках являются биологические катализаторы — ферменты. Они в тысячи раз увеличивают скорость протекания химических реакций, тем самым экономят значительное количество энергии. На активность ферментов существенное влияние оказывают окружающие условия. Так, наиболее благоприятными для ферментов являются температуры в диапазоне от 36 до 38 °C. Повышение температуры тела свыше 38 °C чревато тем, что структура ферментов будет нарушена и обменные процессы в клетках значительно замедлятся. Некоторые ферменты лучше функционируют в кислой среде (ферменты желудка), другие — в слабощелочной.

Клетки специализируются на выполнении определенных функций в организме. Из клеток образуются ткани. В организме человека различают ткани четырех типов: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. Эпителиальная ткань покрывает внутреннюю часть тела, выстилает полости тела и внутренних органов, образует большую часть желез.

Соединительную ткань составляют основные клетки и межклеточное вещество. Соединительная ткань образует кости, хрящи, оболочки различных органов. Соединительной тканью также называют жировую ткань, кровь, лимфу и так называемую ретикулярную ткань, образующую кроветворные органы. Ткань этого типа принимает участие в заживлении ран, поскольку обладает высокой способностью к восстановлению, благодаря ей на месте повреждения образуется соединительнотканный рубец.

Мышечная ткань обеспечивает передвижение человека, а также движение частей его тела. Главной особенностью ткани данного типа является способность к сокращению.

Нервная ткань отвечает за проведение нервного импульса, возникающего в ответ на раздражение, к нервным центрам, а от них — к органам, ответственным за реакцию на раздражение. Нервная ткань в своем составе имеет нейроны, из отростков которых образуются нервные волокна, и элементы нейроглии, через которую к нейронам поступают кислород и питательные вещества.

Несколько тканей, объединенных для выполнения определенной функции, образуют орган. Орган имеет определенную форму и строение и отвечает за выполнение одной или нескольких специфических функций. В свою очередь, органы, выполняющие в организме общую функцию, объединяются в физиологическую систему. В организме человека выделяют следующие физиологические системы: нервную, эндокринную, опорно-двигательную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, мочеполовую и сенсорные системы.

Для реализации разнообразных функций и обеспечения процессов жизнедеятельности необходима взаимосогласованность различных органов и систем. Так, для осуществления движения необходимо взаимодействие опорно-двигательной и нервной систем. Объединение различных органов и физиологических систем, направленное на достижение полезного результата, называют функциональными системами.

Таким образом, организм представляет собой единое целое, сбои в одной из его систем могут привести к нарушению других функций.

1.2 Опорно-двигательная система

Опорно-двигательную систему человека образуют скелет, связки и мышцы.

Строение скелета человека

Скелет является опорой всего организма. Костная ткань состоит из плотных твердых пластинок. Между клетками этой ткани имеются тонкие каналы с межклеточным веществом. Это вещество обеспечивает питание и дыхание костных клеток. В состав костной ткани входят органические вещества, придающие костям некоторую гибкостью и упругостью, неорганические вещества, отвечающие за твердость и прочность кости, а также вода.

В организме человека кости могут быть соединены неподвижно, полуподвижно и подвижно. Неподвижные соединения образуются при срастании костей, примером такого соединения может быть соединение костей черепа.

Полуподвижные соединения образуются благодаря наличию хрящевых промежутков, которые могут сжиматься и растягиваться, обеспечивая таким образом некоторую амортизацию при движении, прыжках. Такой тип соединения имеют позвонки.

Подвижные соединения костей называются суставами. Поверхности костей в суставе покрыты слоем гладкого хряща, весь сустав окружен суставной сумкой, из стенки которой выделяется суставная жидкость, выполняющая роль смазки. Все эти особенности подвижного соединения обеспечивают значительное уменьшение трения в суставе.

1. Скелет головы

Состоит из двух отделов: мозгового и лицевого. К костям мозгового отдела относятся затылочная, лобная, теменная и височная кости. Лицевой отдел состоит из скуловой, носовой, верхнечелюстной и нижнечелюстной костей.

2. Скелет туловища

Состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночник является главной осью и опорой тела. В позвоночнике насчитывают 33–34 позвонка. Отверстия внутри позвонков образуют позвоночный канал, который является опорой для спинного мозга.

Грудная клетка состоит из грудных позвонков, плоской грудной кости (грудины) и ребер. Задние концы ребер соединены с позвонками грудного отдела позвоночника, а передние концы десяти верхних пар соединены хрящами с грудиной. Две нижние пары ребер к грудине не подсоединяются. Такие особенности строения грудной позволяют человеку делать вдох и выдох.

3. Скелет конечностей

В скелете конечностей выделяют скелет пояса конечности и скелет свободных конечностей.

Пояс верхних конечностей образуют лопатки и соединенные с ними ключицы. Скелет свободной верхней конечности состоит из плеча, предплечья и кисти, которая в свою очередь подразделяется на запястье, пястье и фаланги пальцев. Кости плеча и предплечья образуют локтевой сустав, кости предплечья и запястья — лучезапястный сустав.

Пояс нижних конечностей состоит из тазовых костей и крестцовой кости. Скелет свободной нижней конечности состоит из бедренной кости, к которой крепится небольшая кость — надколенник, большеберцовой, малоберцовой и костей стопы. В скелете нижней конечности имеются следующие суставы: тазобедренный, коленный, голеностопный.

Стопа подразделяется на три отдела: предплюсну, плюсну и кости пальцев. Стопа служит преимущественно для опоры и амортизации тела.

Скелетные мышцы

Основу мышечной ткани составляют сократительные волокна. Они состоят из двух видов тканей сократимых белков: актина и миозина. Сокращение мышц заключается в том, что нити актина с помощью поперечных мостиков втягиваются внутрь нитей миозина под действием нервных импульсов, поступающих от нервной системы.

По расположению на теле человека мышцы разделяют на мышцы головы, туловища, верхних и нижних конечностей. Скелетных мышц насчитывается около 600.

1. Мышцы головы

Наиболее заметна для нас деятельность жевательных и мимических мышц. Жевательные мышцы поднимают и двигают нижнюю челюсть для осуществления акта жевания. Мимические мышцы определяют выражение лица человека, к ним относятся круговые мышцы глаз и рта.

2. Мышцы туловища

К мышцам туловища относятся мышцы грудной клетки, живота и спины.

Мышцы грудной клетки принимают участие в дыхании и движении верхних конечностей.

Мышцы живота защищают и удерживают внутренние органы от опускания и выпадения. Они также принимают участие в сгибании тела вперед.

Мышцы спины удерживают позвоночник в вертикальном положении и обеспечивают его движения назад и в стороны. Кроме того, поверхностные мышцы спины участвуют в движении верхних конечностей и грудной клетки.

3. Мышцы верхних конечностей

Мышцы верхних конечностей принято делить на мышцы верхнего пояса и мышцы свободной конечности. Наиболее важной мышцей пояса верхних конечностей является дельтовидная мышца.

4. Мышцы нижних конечностей

Скелет нижних конечностей массивнее верхних. Мышцы нижних конечностей делятся на мышцы тазового пояса, мышцы бедра, мышцы голени и мышцы стопы.

Мышцы постоянно находятся в состоянии некоторого тонуса, который поддерживается за счет поступления нервных импульсов. Понижение тонуса мышц отрицательно влияет на состояние всего организма.

1.3 Сердечно-сосудистая система

Основная функция системы кровообращения — снабжение кровью органов и тканей, обеспечение непрерывного движения крови по сосудам. Кровь доставляет к клеткам организма кислород и питательные вещества и выводит из них продукты распада. Особенно чувствительны к недостатку кислорода клетки мозга. Прекращение движения крови по кровеносным сосудам даже на короткое время является смертельно опасным для организма.

Сердце расположено в грудной клетке позади грудины и перед пищеводом. С обеих сторон от сердца расположены легкие.

Строение сердца

Сердце является полым мышечным органом. Его верхушка направлена вниз и влево. Снаружи сердце покрыто перикардом — фиброзной оболочкой, которая предотвращает его трение при сокращениях. Стенки сердца состоят из трех слоев: эпикарда (внешний), миокарда (средний) и эндокарда (внутренний).

Сердце человека четырехкамерное. В сердце различают рабочую мускулатуру и специальную ткань, в которой возникает и проводится возбуждение. Благодаря способности к возбудимости сердце можно «завести» после его остановки. При возникновении возбуждения в каком-либо участке сердца оно распространяется по всей сердечной ткани. Это свойство называется проводимостью. Возбуждение сердечной мышцы приводит к ее сокращению, благодаря чему и происходит перекачивание крови в организме.

Сердечный цикл

Началом сердечного цикла принято считать сокращение предсердий. Оно длится около 0,1 секунды. В этот период кровь из предсердий выталкивается в расслабленные желудочки. После поступления крови в желудочки они начинают сокращаться, выбрасывая кровь в кровеносные сосуды. Желудочки сокращаются примерно за 0,3 секунды. Потом наступает фаза общего расслабления длительностью около 0,4 сек., когда в состоянии покоя находятся и предсердия, и желудочки. Такого периода отдыха достаточно для того, чтобы сердечная мышца полностью восстановила работоспособность.

Кровеносные сосуды

От сердца кровь движется по артериям. Это самые крупные кровеносные сосуды, они способны выдерживать большое давление крови. Большие артерии разветвляются на более мелкие, а те делятся на артериолы. Из артериол кровь попадает в мелкие капилляры. Именно в капиллярах и происходит обмен веществ между кровью и клетками организма. Кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами распада органических веществ, из капилляров собирается в венулы, затем в более крупные сосуды — вены, по которым она и возвращается в сердце. Выделяют большой и малый круг кровообращения.

Малый круг кровообращения

Из правого желудочка венозная кровь через легочную артерию поступает в более мелкие артерии, а из них — в легочные капилляры. В них происходит газообмен: кислород из легких переходит в кровь, а углекислый газ — в легкие. После насыщения кислородом кровь становится артериальной и по легочным венам возвращается в левое предсердие.

Большой круг кровообращения

Артериальная кровь выталкивается из левого желудочка в аорту. Далее, проходя по артериям и артериолам, она попадает в капилляры, через которые кислород и питательные вещества попадают в клетки организма. В свою очередь, из клеток углекислый газ и продукты распада органических веществ переходят в кровь и она становится венозной. По венулам и венам кровь возвращается к сердцу — в правое предсердие.

Артериальное давление

Движение крови по сосудам возможно благодаря разнице давлений в начале и в конце большого и малого круга кровообращения. Артериальное давление измеряют на плечевой артерии с помощью манометра. В норме оно составляет 120 ± 10 мм рт. ст. во время сокращения сердца и 70 ± 10 мм рт. ст. при расслаблении сердечной мышцы. Кровеносные сосуды в норме находятся в некотором тонусе. При увеличении тонуса сосуды сужаются, и давление увеличивается. Состояние повышенного кровяного давления называют гипертонией. При уменьшении тонуса сосудов давление понижается — состояние гипотонии. Оба эти состояния негативно сказываются на работе других систем организма.

Артериальный пульс

Выброс крови из сердца вызывает колебание стенок артерий. Такие колебания называют артериальным пульсом. Там, где крупные артерии расположены близко к поверхности тела, колебания их стенок легко можно прощупать пальцами. Лучше всего пульс прощупывается на внутренней стороне запястья, на висках, на шее. По пульсу можно определить частоту сердечных сокращений. Частота пульса у взрослого человека составляет примерно 60–75 уд/мин.

1.4 Состав крови

В состав крови входит плазма и форменные элементы крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Плазма крови на 90% состоит из воды, в ней растворены органические и неорганические вещества.

Группы крови

По наличию в крови тех или иных веществ белковой природы различают 4 группы крови.

Эритроциты

Эритроциты — красные кровяные тельца, которые способны присоединять кислород и доставлять его в клетки организма, а из клеток забирать углекислый газ. Кислород и углекислый газ присоединяются к эритроцитам благодаря содержащемуся в них белковому веществу — гемоглобину.

Лейкоциты

Лейкоциты — это бесцветные кровяные клетки, которые выполняют функцию защиты организма от инородных тел, чужеродных микроорганизмов и белков.

Защитную функцию лейкоциты реализуют следующим образом: своей цитоплазмой они поглощают чужеродные тела и переваривают их с помощью своих ферментов. Такой процесс поглощения и переваривания называется фагоцитозом.

Гной, который образуется при воспалениях, состоит из «погибших» лейкоцитов и переваренных микроорганизмов.

Тромбоциты

Тромбоциты — бесцветные, безъядерные пластинки, которые выполняют в организме защитную функцию.

Тромбоциты легко разрушаются при повреждении кровеносных сосудов и из них в плазму попадает особый фермент, который, взаимодействуя с растворимым белком фибриногеном, превращает его в нерастворимый белок — фибрин. Нити фибрина образуют сеть в месте повреждения кровеносного сосуда, которая задерживает другие элементы крови, — таким образом формируется кровяной сгусток (тромб), закупоривающий кровеносный сосуд и прекращающий кровотечение.

Рисунок, иллюстрирующий образование тромба, приведен ниже.

1.5 Органы дыхания

Дыхательную систему составляют носовая полость, носоглотка, глотка, гортань, трахея, бронхи, легкие.

Стенки носовой полости покрыты слизистой оболочкой, содержащей реснички эпителия, выполняющие защитную функцию. В носовой полости происходит согревание и охлаждение вдыхаемого воздуха.

Из носовой полости воздух попадает в носоглотку, а оттуда — в глотку.

От глотки начинаются дыхательное горло — гортань, и пищевод, расположенный позади гортани.

Основу гортани составляют несколько хрящей, которые соединены между собой подвижно мышцами и связками. Гортань переходит непосредственно в трахею. Трахея расположена в грудной клетке и состоит из 16–20 хрящевых полуколец, соединенных связками.

На уровне пятого грудного позвонка трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В каждом легком ветви бронхов многократно делятся, образуя бронхиальное дерево. Бронхи заканчиваются альвеолярными ходами, на стенках которых находятся альвеолы. Каждая альвеола изнутри заполнена воздухом и состоит из мельчайших ячеек, оплетенных капиллярами, в которых происходит газообмен.

Легкие — большие парные органы. Правое легкое состоит из трех долей, левое — из двух. Каждое легкое снаружи покрыто тонкой оболочкой — легочной плеврой. Внутренний слой легочной плевры сращен с воздухоносной тканью легкого, наружный — со стенками грудной полости. Пространство между ними (плевральная полость) заполнено плевральной жидкостью, которая уменьшает трение между легкими и стенками грудной полости.