Анатомия

Анатомия (от греч. «анатоме» — рассечение) — это наука, изучающая форму и строение живых организмов. Соответственно, анатомия человека занимается изучением строения человеческого организма. Одним из первых анатомов считается знаменитый древнегреческий врач Гиппократ, который описал некоторые органы тела человека и сформулировал учение о четырех типах темперамента.

В рамках изучения этого раздела биологии также рассматриваются физиология
человека и основы гигиены. Физиология — это наука, изучающая протекание процессов в организме. Гигиена занимается вопросами сохранения здоровья человека в быту, во время трудовой деятельности и на отдыхе.

Организм человека состоит из различных частей, но функционирует как единое
целое. Основной структурной единицей человеческого организма, согласно клеточной теории, является клетка. Клетка человека имеет типичное строение, характерное для клеток животных. Более подробно строение клетки и ее жизнедеятельность рассмотрены в главе 4.

Клетки объединяются в ткани, из которых состоят органы. Органы образуют системы органов, формирующие целостный организм.

Ткани человека

Ткань (рис. 3.1) — это совокупность клеток и неклеточных структур, обладающих сходным строением, имеющих общее происхождение и выполняющих определенные функции.

Эпителиальная ткань

Эпителиальные ткани расположены на поверхности тела человека, выстилают полости тела и органов и входят в состав желез.

Функции эпителия:

• защитная (барьерная);
• выделительная;

Рис. 3.1. Типы тканей человека

• секреторная;
• всасывание.

Клетки эпителиальной ткани плотно прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало. Клетки эпителия образуют пласты, расположенные на базальной мембране. В этих пластах отсутствуют кровеносные и лимфатические сосуды, поэтому питание клеток происходит диффузно через базальную мембрану. Все эпителиальные ткани обладают высокой регенерационной способностью.

Выделяют покровный и железистый эпителий. Покровный эпителий делится на две разновидности: однослойный и многослойный.

Однослойный (простой) эпителий. Все клетки этого эпителия своими нижними полюсами прикреплены к базальной мембране. Выделяют следующие виды (рис. 3.2):

• плоский — покрывает внутренние органы (ротовая полость, пищевод, альвеолы, плевра);
• кубический — выстилает канальцы почек, протоки желез;
• цилиндрический — расположен на внутренней поверхности слизистой желудка, кишечника;
• многорядный мерцательный (реснитчатый) — выстилает воздухоносные пути.

Многослойный эпителий. В этой ткани к базальной мембране прикреплены только клетки нижнего слоя, остальные слои с ней не связаны и расположены на нижележащих слоях.

Выделяют:

• многослойный ороговевающий — находится на поверхности кожи (рис. 3.3). Его наружный слой состоит из мертвых клеток, которые периодически слущиваются и заменяются новыми;
• многослойный неороговевающий — расположен на поверхности роговицы, в ротовой полости и пищеводе;
• переходный — встречается в почечной лоханке, мочеточниках, мочевом пузыре. При функционировании этих органов меняется объем их полостей, в связи с чем толщина эпителиального пласта то возрастает, то снижается.

Рис. 3.2. Типы простого эпителия: а — плоский; б — кубический; в — цилиндрический; г — реснитчатый

Железистый эпителий — это эпителий, способный вырабатывать особые вещества (секреты). Его клетки называются секреторными и образуют железы: эндокринные (внутренней секреции, рис. 3.4) и экзокринные (внешней секреции, рис. 3.5).
Эндокринные железы не имеют выводных протоков, и их вещества выделяются непосредственно в кровь (гипофиз, щитовидная железа и т. п.).

Экзокринные железы (потовые, слюнные и т. п.) имеют концевые отделы, где образуются секреты и выводные протоки, по которым эти вещества выделяются на поверхность организма или в полость органа.

Кроме эндокринных и экзокринных желез, в организме человека есть железы смешанной секреции, способные одновременно выделять вещества и в полость органов (по протокам), и напрямую в кровь. К ним относятся поджелудочная и половые
железы.

По форме концевых отделов железы бывают: трубчатые, альвеолярные (концевой отдел похож на пузырек или мешочек), смешанные (альвеолярно-трубчатые).

В организме человека также присутствуют одноклеточные железы, обычно располагающиеся в слизистых оболочках внутренних органов.

Соединительная ткань

Соединительная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества, в котором выделяют основное вещество и волокна. Межклеточное вещество кости твердое, крови и лимфы — жидкое. Все соединительные ткани развиваются из мезодермы.

Функции:

• пластическая — эта ткань участвует в восстановительных процессах при тканевых повреждениях;
• защитная — иммунная (происходит выработка антител и фагоцитоз) и механическая защита;
• трофическая — принимает участие в обменных процессах и регуляции питания клеток;
• опорная — одной из разновидностей соединительной ткани является костная и хрящевая ткань, образующие скелет.

Клетки соединительной ткани

• Фибробласты — постоянные и наиболее многочисленные клетки соединительной ткани. Принимают непосредственное участие в формировании межклеточных структур: синтезируют и выделяют вещества, необходимые для построения волокон.
• Фиброциты — это фибробласты, заключенные между близко расположенными волокнами. Имеют сильно вытянутую форму, синтетическая активность сильно понижена.
• Гистиоциты (макрофаги) — это свободные клетки, способные к направленному движению. Участвуют в иммунных реакциях.
• Тучные клетки (тканевые базофилы) — большие клетки с крупными гранулами, содержащими гепарин и гистамин. Участвуют в иммунных и аллергических
  реакциях. Гепарин препятствует свертыванию крови.
• Плазматические клетки — небольшие клетки овальной формы; синтезируют и выделяют основную массу разнообразных антител (иммуноглобулинов). Участвуют в иммунных реакциях.
• Адвентициальные клетки — характерна вытянутая звездчатая форма, ядро овальной формы. Являются относительно малодифференцированными клетками, способны к митозу и превращению в другие типы клеток.

Волокна соединительной ткани

• Коллагеновые — волокна, обеспечивающие механическую прочность. Они
  не ветвятся, слабо растяжимы, прочны на разрыв и способны объединяться в пучки.
• Эластиновые (эластические) — волокна, имеющие форму тонких ветвящихся нитей, образующих сеть. Не объединяются в пучки, обладают малой прочностью.
• Ретикулиновые — это тонкие ветвящиеся волокна, которые формируют трехмерную сеть, в ячейках которой находятся клетки и тканевая жидкость.

Виды соединительной ткани

Рыхлая волокнистая соединительная ткань. Входит в состав кожи, слизистых оболочек, кровеносных и лимфатических сосудов, формирует прослойки внутри органов. В ней преобладают клетки над межклеточным веществом, в котором волокна расположены в разных направлениях и довольно рыхло.

Плотная волокнистая соединительная ткань. Преобладает межклеточное вещество, особенно много волокон. Плотная соединительная ткань входит в состав сухожилий, фасций и дермы кожи.

Жировая ткань расположена в подкожно-жировом слое, сальниках, капсулах органов и т. д. Она состоит из скопления жировых клеток. Ее основная функция — синтез и накопление липидов, а также терморегуляция. У человека выделяют белую и бурую жировые ткани, отличающиеся строением: в клетках белого жира липидная капля одна и занимает ее большую часть; в клетках бурого жира содержится много мелких капель.

Кровь и лимфа формируют внутреннюю среду организма, в которую также входит тканевая жидкость, и обеспечивают гомеостаз — относительное постоянство химического состава и физико-химических свойств клеток.

Костная ткань. В ней межклеточное вещество преобладает над клетками и содержит большое количество минеральных солей (фосфаты кальция и магния), придающих кости твердость. Оно состоит из основного вещества и оссеиновых[1] волокон. Костная ткань образует кости скелета.

Клетки костной ткани:

• остеобласты — молодые клетки, продуцирующие органические элементы костной ткани (коллаген и т. д.). Это крупные клетки, расположенные на поверхности формирующихся костных балок. Постепенно дифференцируются в остеоциты;
• остеоциты — зрелые клетки костной ткани, лежащие в особых полостях межклеточного вещества, соединенных между собой многочисленными костными канальцами. Имеют форму уплощенного овала с многочисленными отростками, которые контактируют с другими остеоцитами;
• остеокласты — крупные многоядерные клетки, находятся на поверхности костной ткани в местах ее резорбции. Разрушают кость и хрящ.

Хрящевая ткань. Преобладает межклеточное вещество. В межклеточном веществе располагаются коллагеновые и эластические волокна. Хрящевая ткань (кроме суставных поверхностей) покрыта плотной соединительной тканью — надхрящницей, в которой содержатся кровеносные сосуды. К клеткам хрящевой ткани относятся хондробласты и хондроциты. Хондробласты — это незрелые клетки хрящевой ткани; овальной формы, из них формируются хондроциты. Хондроциты — это зрелые клетки хрящевой ткани; они несколько раз делятся митозом и образуют группу клеток, лежащих вместе — так называемые «изогенные группы».

Рис. 3.6. Схема строения разных видов соединительной ткани

Выделяют гиалиновый, эластический и волокнистый хрящи. Гиалиновый хрящ входит в состав ребер, грудины, покрывает суставные поверхности костей, образует скелет воздухоносных путей. Эластический хрящ образует скелет наружного уха и слухового прохода, гортани. Волокнистый хрящ входит в состав межпозвонковых дисков и связок.

Некоторые виды соединительной ткани изображены на рис. 3.6.

Нервная ткань

Нервная ткань формирует нервную систему. Основными ее свойствами является возбудимость и проводимость. Состоит из нервных клеток (нейронов) и нейроглии.

Нейроны состоят из тела и отростков. Отростки бывают двух типов: длинный, ветвящийся на конце аксон и короткие, сильно ветвящиеся дендриты (рис. 3.7). Аксоны передают нервный импульс от тела клетки к другому нейрону или к клетке рабочего органа; по дендритам возбуждение поступает к телу клетки. По количеству отростков нейроны бывают уни- (1 отросток), би- (2) и мультиполярные (3 и более). В соответствии с функциями нейроны бывают чувствительные или афферентные (передают информацию в нервный центр), ассоциативные и двигательные или эфферентные (передают информацию от нервного центра). Ядра нейронов крупные. В цитоплазме находятся обычные органоиды, характерные для клеток человека, но встречаются и специальные, например, нейрофибриллы (это совокупность волокнистых структур цитоплазмы). Нейроны не способны к митозу.

Рис. 3.7. Строение нейрона

Нейроглия — комплекс клеточных элементов, выполняющих в нервной ткани опорную, разграничительную, защитную, секреторную и трофическую функции.

Отростки нейронов входят в состав нервных волокон, образуя их осевые цилиндры, а в совокупности с клетками нейроглии образуют нервные волокна. Пучки нервных волокон, покрытые соединительнотканной оболочкой, образуют нервы.

Различают два типа волокон.

• Безмиелиновые (безмякотные) — характерны для вегетативной нервной системы. Клетки нейроглии плотно прилегают друг к другу, образуя непрерывные тяжи. В безмякотном нервном волокне содержится несколько отростков различных нейронов.
• Миелиновые (мякотные) — содержат один осевой цилиндр (дендрит или аксон нейрона), покрытый оболочкой из глиальных клеток. Между соседними глиальными клетками находится сужение волокна — узловой перехват (перехват Ранвье). Наружный слой миелинового волокна называется шванновской оболочкой (неврилемма).

Нервные волокна заканчиваются нервными окончаниями. Различают три вида нервных окончаний.

• Двигательные (эффекторные) — расположены в мышцах и железах. К ним относят моторные бляшки — комплекс взаимосвязанных нервных окончаний и клеток поперечнополосатых мышц.
• Чувствительные — специализированные концевые образования чувствительных нейронов. Делятся на экстерорецепторы (внешние) и интерорецепторы (внутренние). Воспринимают температуру, боль и т. д.
• Синапсы (рис. 3.8) — это контакт двух нейронов или нейрона и мышечного волокна. Состоит из пресинаптического окончания, синаптической щели и постсинаптического окончания. Синапсы бывают аксосоматические (аксон + тело нейрона), аксоаксональные, аксодендритические и дендродендритические. По способу передачи импульса выделяют химические и электрические синапсы. В химических синапсах нервный импульс передается из одного нейрона в другой с помощью особого вещества — медиатора (в качестве примеров медиаторов можно привести ацетилхолин, норадреналин, серотонин, глутаминовую кислоту, γ-аминомасляную кислоту и т. д.). Нервный импульс, придя в окончание первого нейрона, вызывает выброс в синаптическую щель молекул медиатора,

Рис. 3.8. Строение синапса

которые воздействуют на окончание второго нейрона и генерируют импульс
в нем. В электрических синапсах передача импульса происходит биоэлектри-
ческим путем за счет контакта между нейронами. На одном нейроне может быть несколько тысяч синапсов.

Мышечная ткань

Мышечная ткань — это ткань, способная к произвольному и непроизвольному сокращению и обеспечивающая все двигательные процессы в организме человека. Сокращение сопряжено с большими затратами энергии, которая выделяется при распаде АТФ. В процессе сокращения участвуют специальные органоиды — миофибриллы. У человека выделяют две разновидности мышечной ткани: гладкую и поперечнополосатую (скелетная и сердечная).

Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов, сосудов. Структурной единицей ее является клетка — миоцит (рис. 3.9). Миоцит — это одноядерная клетка, имеющая веретеновидную форму с заостренными концами и покрытая базальной мембраной. Ядро занимает центральное положение. В цитоплазме содержатся гранулы гликогена — это энергетический запас клетки. Сократительным аппаратом миоцита являются миофиламенты, состоящие из сократительных белков (актина и миозина), расположенные в цитоплазме на периферии клетки и имеющие продольную ориентацию. Миофибриллы в клетках гладких мышц отсутствуют. Гладкие мышцы сокращаются непроизвольно (их работа регулируется вегетативной нервной системой) и медленно, но могут достигать большой силы сжатия; мало утомляются.

Поперечнополосатая скелетная мышечная ткань (рис. 3.10) образует скелетные мышцы, мышцы языка, глотки и др. Структурной единицей является мышечное волокно, представляющее собой неклеточную структуру — симпласт (т. е. у скелетной мышечной ткани нет клеточного строения). Мышечное волокно состоит из саркоплазмы (цитоплазмы) и многочисленных ядер, расположенных на периферии. Снаружи волокно покрыто оболочкой (сарколеммой); несколько мышечных волокон имеют общую оболочку — так образуется мышечный пучок; несколько мышечных пучков также имеют общую оболочку — так образуется мышца.

Сократительным аппаратом являются продольно ориентированные волокна — миофибриллы, построенные из сократительных белков и занимающие большую часть волокна. Миофибриллы состоят из чередующихся темных и светлых полос (дисков), которые расположены на одном уровне, поэтому волокно приобретает поперечнополосатую исчерченность. Поперечная исчерченность миофибрилл объясняется наличием в их составе миофиламентов (микрофиламентов), состоящих из белка актина (тонкие нити, образуют светлый участок — диск «И») и миозина (толстые нити, образуют темный участок — диск «А»).

Темные и светлые диски образуют повторяющиеся участки — саркомеры, отделенные друг от друга пластинками из белка, называемыми Z-линиями (или Z-пластинками). Миофибрилла состоит из нескольких тысяч саркомеров.

В мышечном волокне хорошо развиты митохондрии и гладкая эндоплазматическая сеть, остальные органоиды развиты слабее. Также в мышечном волокне содержатся гранулы гликогена и дыхательный белок (миоглобин), который способен связывать и отдавать кислород (действует аналогично гемоглобину). Поперечнополосатые мышцы сокращаются быстро, произвольно и непроизвольно и быстро утомляются.

Поперечнополосатая сердечная мышечная ткань образует сердечную мышцу — миокард. Структурной единицей ее является клетка (кардиомиоцит). Сердечная мышца сокращается непроизвольно, ее клетки содержат больше митохондрий, чем волокна скелетной мышечной ткани. Более подробно строение этой ткани рассмотрено в разд. «Сердце» далее в этой главе.

[1] Белок оссеин является разновидностью коллагена.