меню

Сердце - это насос, обеспечивающий ток крови по кровеносным сосудам посредством повторных ритмичных сокращений. Сердце состоит из трех слоев (рис. 1). Внутренний – эндокард гомологичен эндотелию сосудов, средний – миокард состоит из кардиомиоцитов и несет сократительную функцию, наружний – эпикард состоит из соединительной ткани. Миокард человека имеет большую толщину, поэтому его питание обеспечивают коронарные артерии. Сердце окружено околосердечной сумкой – перикардом. Пространство между эпикардом и перикардом заполнено жидкостью, снижающей трение сердца о соседние ткани.

Рис. 1. Строение сердечной стенки.

Рис. 2. Внутреннее строение сердца.

Сердце состоит из предсердий (правое и левое), двух желудочков (правый и левый) (рис. 2). Правая и левая половины сердца не сообщаются и заполнены разными видами крови: правая – венозной (обедненной кислородом), левая – артериальной (обогащенной кислородом). Кровь всегда поступает в предсердия сердца по венам, переходит в желудочки и далее в артерии. Обратному току крови препятствуют клапаны сердца. Между предсердиями и желудочками располагаются створчатые клапаны: справа трехстворчатый (трикуспидальный), слева – двустворчатый (митральный). Между желудочками и артериями находятся полулунные клапаны: справа легочный, слева – аортальный (рис. 2, 3).

 

Рис. 3. Клапаны сердца.

Процесс сокращения называется систолой, расслабления – диастолой. Систола обоих предсердий происходит одновременно, как и систола обоих желудочков. Сердечный цикл в состоянии покоя составляет примерно 0,8 с. Из них – 0,4 с сердце полностью находится в диастоле, 0,1 с приходится на систолу предсердий и 0,3 с – на систолу желудочков. Во время общей диастолы и систолы предсердий открыты створчатые и закрыты полулунные клапаны. Во время диастолы желудочка закрываются створчатые клапаны, а когда давление в сердце начинает превышать давление в аорте, открываются полулунные клапаны.

Сердце сокращается автономно от нервной системы так как обладает миогенной автоматией. Это значит, что существуют узлы автоматии (ритмоводители), которые запускают сокращение сердца. Узлы автоматии расположены в определенных местах и подчиняются строгой иерархии (рис. 4). Главный узел автоматии, или узел автоматии первого порядка, располагается в месте впадения венозного синуса в правое предсердие и называется синусно-предсердный (сино-атриальный, SA-узел). В норме из этого узла возбуждение распространяется по всему сердцу и сердце сокращается в его ритме (60-80 уд/мин в состоянии покоя). Узел автоматии второго порядка расположен на границе предсердий и желудочков, и называется предсердно-желудочковый (атрио-вентрикулярный, AV-узел). Его ритм ниже (около 40 уд/мин) и при нормальной работе сердца не проявляется. Чтобы возбуждение распространялось быстро и сокращение КМЦ желудочка происходило синхронно, существуют специальные проводящие волокна: пучок Гиса, ножки Гиса и волокна Пуркинье. Эти клетки также могут генерировать спонтанные ПД с низкой частотой (около 20 уд/мин), поэтому такие волокна называют узлом автоматии третьего порядка. В норме этот ритм также не проявляется.

Рис. 4. Расположение узлов автоматии в сердце.

Несмортя на то, что сердце способно сокращаться автономно, нервная система корректирует частоту сердечных сокращений (ЧСС). Сино-атриальный узел получает влияние от вегетативной нервной системы. При действии парасимпатической нервной системы ЧСС снижается. Нейромедиатором в таком случае выступает ацетилхолин, а центры регуляции расположены в продолговатом мозге. Активация симпатической нервной системы приводит к увеличению ЧСС. Нейромедиатором служит норадреналин, а центры располагаются в верхних грудных сегментах спинного мозга. Регуляция со стороны нервной системы обеспечивает подстройку ритма сердца к нагрузке организма.

Рис. 5. Круги кровообращения.

Сердце человека обеспечивает непрерывную циркуляцию крови по двум кругам кровообращения: большому и малому. Большой круг кровообращения снабжает кислородом все ткани организма. Для эффективного транспорта крови в головной мозг и другие ткани, в левом желудочке и артериях большого круга развивается высокое давление. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке, откуда артериальная кровь поступает в левую дугу аорты и далее распределяется по артериям, артериолам и капиллярам. Капилляры – это обменные состуды, которые состоят из одного слоя клеток. Через них происходит диффузия газов, питательных веществ и метаболитов из крови и в кровь. Из капилляров венозная кровь собирается в венулы и вены. Вены, идущие от кишечника распадаются на капиллярную сеть в печени (воротная система печени), где происходит обезвреживание вредных веществ, которые могли поступить с пищей. Вены от нижних конечностей и органов брюшной полости собираются в нижнюю полую вену, от верхних конечностей и головы – в верхнюю полую вену. С задней стороны сердца полые вены сливаются в венозный синус, который впадает в правое предсердие, из которого кровь уходит на малый круг.

Малый круг кровообращения служит для обогащения венозной крови кислородом. Поскольку сердце и легкие располагаются примерно на одном уровне, в малом круге давление невысокое. По его артериям движется венозная кровь, а по венам – артериальная. Малый круг начинается с правого желудочка, сокращени которого приводит к выбросу крови а легочные артерии. Далее, кровь поступает в капилляры легких, где обогащается кислородом. Артериальная кровь собирается в вены, которые впадают в левое предсердие.

Рис. 6. Сердце при различных вариантах медицинского обследования. а) УЗИ, б) МРТ.

bong купить ЭКГ

Электрокардиография (ЭКГ) — это метод графической регистрации разности потенциалов электрического поля сердца, возникающего при его деятельности. Регистрация производится при помощи аппарата — электрокардиографа. Проще говоря, электрические импульсы распространяются по сердцу всегда в определенной последовательности. ЭКГ позволяет зарегистрировать распространение электрической активности сердца во времени.

Впервые запись электрокардиограммы произвел Огюст Дезире Уоллер (рис. 7). Он разрабатывал теорию электрических полей сердца, которую в последствии развил голландский физиолог Виллем Эйнтховен. Он же первым в 1906 г. использовал этот метод для диагностики. Эйнтховен развил не только теорию ЭКГ, но и методы стандартизации записи. За свои заслуги он удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1924 году. Три стандартных отведения по Эйнтховену и в настоящее время является одним из основных способов исследования ЭКГ.

Рис. 7. Огюст Дезире Уоллер и первая запись ЭКГ.

Рис. 8. Стандартные отведения по Эйнтховену.

Чтобы измерять электрическую активность сердца, его необходимо поместить в систему координат. В качестве такой системы Эйнтховен принял треугольник, вершинами которого служат наложенные на руки и ногу электроды. Сторона треугольника, направленная от правой руки к левой называется первым отведением, от правой руки к левой ноге – вторым отведением, а от левой руки к левой ноге – третьим отведением. Распространение возбуждения является векторной величиной, на записи ЭКГ отражается проекция электрической активности сердца на каждое отведение. Если вектор совпадает с направлением отведения, то отклонение будет положительным, если они потивоположны – отрицательным (рис. 9).

ЭКГ, в случае стандартного наложения электродов, состоит из ряда периодически повторяющихся элементов. Положительные и отрицательные отклонения от изоэлектрической лини принято называть зубцами. Выделяют пять зубцов: P, Q, R, S, T.

Рис. 9. Проекция вектора распространения возбуждения в сердце на три стандартных отведения. Источник https://med.wikireading.ru/35207

Рис. 10. Расшифровка ЭКГ и ее соответствие фазам сердечного цикла.  Источник http://1poserdcu.ru/diagnostika/rasshifrovka-ekg-u-detej.html

Зубец P является самым низкоамплитудным элементом ЭКГ и отражает распространение возбуждения по предсердиям. Когда предсердия охвачены возбуждением, на ЭКГ можно увидеть изоэлектрическую линию. При распространении возбуждения по желудочкам вектор несколько раз меняет направление. Этот процесс отражает QRS комплекс. Одновременно с этим происходит реполяризация предсердий. Реполяризацию желудочков отражает Т-зубец.

При различных патологиях сердца проводимость его частей для электричества изменяется, что приводит к нарушению структуры ЭКГ. Самым ярким примером нарушения может служить инфаркт миокарда. При инфаркте поражается группа КМЦ. Эти клетки больше не способны к проведению электричества. Из них выделяются метаболиты и нарушают состав межклеточного вещества и деятельность соседних клеток. Те, в свою очередь, закрывают щелевые контакты и перестают проводить электричество. В течение нескольких месяцев или лет, часть из этих клеток может восстановиться и вновь начать проводить ПД, другая часть - погибнуть. Поскольку самая толстая стенка и самая большая нагрузка в левом желудочке, в нем вероятность инфаркта максимальна. Следовательно, на ЭКГ будет изменяться QRS комплекс и T-зубец. Причем, из-за постоянного изменения количества проводящих клеток, форма ЭКГ будет меняться (рис. 11). Обычно к признакам инфаркта относят слияние QRS-комплекса и T-зубца наподобие «кошачьей спинки», сильное увеличение или инверсию Т-зубца.

Рис. 11. Изменение формы ЭКГ при инфаркте миокарда. Источник http://studopedia.info/9-34971.html

Рис. 12. Экг после инфаркта в трех стандартных отведениях. Источник http://zabserdce.ru/infarcire/infarkt-na-ekg.html

Нервная и эндокринная системы вместе регулируют слаженную работу всего организма. При этом обе системы могут влиять друг на друга. Гуморальная система осуществляет регуляцию с помощью специальных биологически активных веществ – гормонов. Эти вещества разносятся по организму и действуют на органы-мишени. Признаки гормонов:

  • эффекты гормонов носят дистантный характер;
  • выделяются из живых клеток без нарушения их жизнедеятельности;
  • выделяются в малых количествах;
  • молекулы долго находятся в кровотоке, не разрушаются и не используются как питательное вещество или строительный материал;
  • действие гормонов специфично благодаря наличию рецепторов на органах-мишенях;
  • эффекты проявляются спустя несколько минут или часов.

Гормоны выделяются железами внутренней секреции. Они могут иметь белково-пептидную, стероидную природу или быть видоизмененной аминокислотой.

Железой, напрямую связанной с нервной системой, является гипофиз. Гипофиз – это вырост на нижней стороне промежуточного мозга. Его масса составляет 0,5 г и размер 3-5 мм. Однако, при столь скромных размерах он регулирует деятельность большинства эндокринных желез организма. При этом эндокринная деятельность самого гипофиза регулируется гормонами, выделяемыми гипоталамусом. Гипоталамус может выделять гормоны-либерины (релизинг-факторы), усиливающие выброс гормонов, и статины – снижающие его.

У гипофиза выделяют три доли (рис. 1): переднюю (аденогипофиз), среднюю (промежуточную), и заднюю (нейрогипофиз). Все гормоны гипофиза имеют пептидную природу.

Рис. 1. Внешний вид гипофиза.

Аденогипофиз выделяет тропные гормоны – это гормоны, регулирующие деятельность желез. К ним относят соматотропный гормон (СТГ, гормон роста), тиреотропные гормоны, аденокортикотропный гормон (АКТГ), гонадотропные гормоны и пролактин.

Соматотропный гормон вызывает выброс инсулиноподобного фактора роста (ИФР) печенью. СТГ и ИФР имеют однонаправленные эффекты на организм: они приводят к увеличению синтеза белков, усилению роста костей, отложения в них кальция, росту мышц и сжиганию жира. СТГ вырабатывается каждые 3-5 часов в организме, при этом, максимальный выброс наблюдается через 60-90 минут после засыпания. Сон, физическая активность и андрогены усиливают выброс СТГ, эстрогены и глюкокортикоиды – тормозят.

Тиреотропный гормон действует на щитовидную железу и усиливает выброс тиреоидных гормонов.

Аденокортикотропный гормон влияет на деятельность коры надпочечников, при этом в большей степени усиливая выброс глюкокортикоидов. В меньшей степени АКТГ влияет на выброс этой железой половых гормонов и практически не влияет на выброс минералокортикоидов.

К гонадотропным гормонам гипофиза относят фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинизирующий (ЛГ). Они имеют сложную схему обратной связи с половыми железами и их гормонами.

Пролактин регулирует деятельность молочных желез и запускает лактацию после окончания беременности.

Промежуточная доля гипофиза происходит от передней и выделяет меланоцитостимулирующий гормон (МСГ).

Меланоцитостимулирующий гормон стимулирует синтез и секрецию меланина меланоцитами кожи и волос.

Нейрогипофиз сам по себе не обладает гормональной активностью. Он имеет сплетения кровеносных сосудов, к которым подходят аксоны из гипоталамуса. Окончание аксона вместо синапса выделяет нейрогормоны в кровь. Гипоталамус через нейрогипофиз выделяет два гормона: вазопрессин (антидиуретический гормон, АДГ) и окситоцин.

Вазопрессин синтезируется супраоптическим ядром гипоталамуса и через аксоны поступает в заднюю долю гипофиза. Его основными функциями является сохранение воды в теле и сужение кровеносных сосудов. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды в канальцах почки, увеличивая их водную проницаемость. Секреция гормона увеличивается при повышении осмолярности плазмы крови и при уменьшении объёма внеклеточной жидкости.

Окситоцин синтезируется паравентрикулярным ядром гипоталамуса и по аксонам поступает в заднюю долю гипофиза. Окситоцин оказывает стимулирующее действие на гладкую мускулатуру матки и повышает ее сократительную активность. Таким образом, окситоцин необходим для провокации родов.

Эпифиз (шишковидное тело) – это железа, которая отходит от верхней стороны промежуточного мозга. Она вырабатывает гормон мелатонин, производное аминокислоты триптофана. Мелатонин вырабатывается ночью и участвует в регуляции циркадных ритмов.

Щитовидная железа (рис. 2) располагается в шее под гортанью перед трахеей. Она состоит из двух долей, соединенных перешейком. Клетки щитовидной железы, тироциты, замкнуты в полости (фолликулы) и синтезируют два йодсодержащих гормона: тироксин и трийодтиронин. Эти гормоны являются производными аминокислоты тирозина. Тироксин малоактивен как гормон, он накапливается в фолликулах железы, заполненных коллоидом. При его активации отщепляется один йод и получается более эффективная форма – трийодтиронин. Оба гормона регулируют уровень белкового обмена в организме.

Рис. 2. Строение (а) и гистологический срез (б) щитовидной железы.

Парафолликулярные клетки (С-клетки) щитовидной железы располагаются между фолликулами и синтезируют пептидный гормон кальцитонин. Этот гормон выделяется при повышении уровня кальция в крови и регулирует его обмен: увеличивает запасы в костях, снижает реабсорбцию в почках и толстом кишечнике (рис. 3).

Рис. 3. Регуляция уровня кальция в крови при помощи кальцитонина и паратгормона.

Паращитовидные железы (паратиреоидные железы, околощитовидные железы) расположены на задней поверхности щитовидной железы. У 90% людей их четыре, 5% - три и 5% - пять. Они вырабатывают пептидный паратгормон (паратиреоидный, ПТГ), который регулирует уровень кальция в крови и является антагонистом кальцитонина. Понижение уровня кальция в крови приводит к выбросу паратгормона, вследствие чего происходит активация остеокластов, которые разрушают кости, а высвободившийся из межклеточного вещества кальций поступает в кровь (рис. 3). Кроме того, ПТГ повышает реабсорбцию кальция в почках и толстом кишечнике.

Надпочечники – это парные эндокринные железы, которые располагаются на верхнем полюсе почки. В них можно выделить корковое и мозговое вещество.

Корковое вещество надпочечника синтезирует три группы стероидных гормонов:

  • глюкокортикоиды (кортизол, кортизон);
  • минералокортикоиды (альдостерон);
  • половые гормоны (андрогены и эстрогены).

Глюкокортикоиды – это стрессовые гормоны, способные изменять обмен веществ. Они повышают уровень глюкозы в крови, увеличивают глюконеогенез из аминокислот в печени, тормозят захват и утилизацию глюкозы клетками периферических тканей, усиливают катаболизм белков и уменьшают их синтез, повышают анаболизм жиров в подкожной жировой клетчатке и других тканях. Таким образом, изменение обмена веществ позволяет адаптировать организм для перенесения неблагоприятных условий.

Минералокортикоиды вызывают усиление канальцевой реабсорбции катионов натрия, анионов хлора и воды и одновременно усиливают канальцевую экскрецию катионов калия и повышают способность тканей удерживать воду, способствуют переходу жидкости и натрия из сосудистого русла в ткани. Конечным результатом является увеличение объема крови и жидкости в организме.

Надпочечники выделяют и мужские, и женские половые гормоны независимо от пола. Их синтез начинается задолго до полового созревания и играет важную роль в проявлении вторичных половых признаков.

Мозговое вещество надпочечников синтезирует стрессовый гормон адреналин (эпинефрин) из норадреналина (норэпинефрина), который является модифицированной аминокислотой финилаланином. Норадреналин является нейромедиатором симпатической нервной системы, более того, мозговое вещество надпочечников получает иннервацию от преганглионарных нейронов, что позволяет рассматривать этот орган как видоизмененный симпатический ганглий. Его секреция резко повышается при стрессовых состояниях, ощущении опасности, при тревоге, страхе и травмах. Адреналин реализует реакцию «бей или беги», при котором организм мобилизуется для устранения угрозы. Этот гормон приводит к сужению сосудов, повышению артериального давления и учащению сердцебиения.

Половые железы способны синтезировать половые клетки и гормоны под действием гонадотропных гормонов.

Мужские половые железы – это яички, или тестикулы. Они состоят из извитых канальцев, стенки которых образованы клетками Сертоли, а между канальцами располагаются клетки Лейдига (рис. 4). В ответ на ФСГ, клетки Сертоли усиливают производство сперматозоидов, а при действии ЛГ клетки Лейдига синтезируют тестостерон, который также действует на клетки Сертоли.

 

 

Рис. 4. Строение (а) и гистологический срез (б) извитых канальцев семенников.

Женские половые железы – яичники состоят из фолликулов, в которых находятся незрелые яйцеклетки, окруженные фолликулярными клетками. Последние вырабатывают эстрогены в ответ на ФСГ. Все это приводит к созреванию одной или нескольких яйцеклеток. Резкое повышение уровня ЛГ приводит к овуляции: выходу яйцеклетки в маточные трубы, где возможно оплодотворение. При этом часть фолликулярных клеток остается в яичнике и продолжает синтезировать эстрогены и прогестерон. Эти гормоны предотвращают созревание новых яйцеклеток и подготавливают матку к имплантации зародыша.

 

 

Рис. 5. Строение (а) и гистологический срез (б) яичника.

Поджелудочная железа является железой смешанной секреции. По протокам она выделяет пищеварительные ферменты в двенадцатиперстную кишку. Области, которые выделяют гормоны в кровь называют островками Лангерганса (рис. 6). Альфа-клетки островков Лангерганса синтезируют глюкагон, бета-клетки – инсулин. Оба гормона имеют пептидную природу и регулируют уровень глюкозы в крови (рис. 7). При повышении уровня глюкозы в крови вырабатывается инсулин, что приводит к увеличению поглощения глюкозы тканями и ее отложению в печени в виде гликогена. При недостатке глюкозы в крови вырабатывается глюкагон, который приводит к повышению ее уровня за счет расщепления в печени.

Рис. 6. Строение (а) и гистологический срез (б) островков Лангерганса поджелудочной железы.

Рис. 7. Влияние глюкагона и инсулина на уровень глюкозы в крови.

Для нормального функционирования организма необходимо постоянное поступление кислорода к клеткам и удаление из окружающего их пространства углекислого газа. В крупных организмах газообмен за счет диффузии газов через поверхность тела невозможен, поэтому существуют специализированные органы, осуществляющие газообмен с внешней средой и системы транспорта газов к клеткам и тканям.

В организме человека дыхание включает 5 этапов:

  • внешнее дыхание (осуществляет дыхательная система);
  • газообмен между легкими и кровью;
  • транспорт газов (осуществляет кровеносная система);
  • газообмен между кровью и тканями;
  • клеточное дыхание (осществляют митохондрии).

Дыхательная система включает в себя верхние и нижние дыхательные пути, границей между которой служит место пересечения с пищеварительным трактом (рис. 1а). К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку. От гортани начинаются нижние дыхательные пути, которые продолжаются в трахею, бронхи, бронхиолы и альвеолы легких.

Рис. 1. Строение дыхательной системы (а) и рентгенографический снимок грудной клетки (б).

В носовой полости происходит обогрев или охлаждение воздуха. Носовая слизь, покрывающая эпителий носовой полости обеспечивает обеззараживание, очищение от пыли и увлажнение воздуха. Кроме того, содержащиеся в эпителии обонятельные рецепторы осуществляют контроль качества воздуха. Например, при резком неприятном запахе происходит резкое рефлекторное прекращение вдоха и задержка дыхания. Чиханье также является защитным рефлексом, предназначенным для удаления пыли и инородных частиц из верхних дыхательных путей.

Через носоглотку и ротоглотку воздух перемещается в легкие. Здесь происходит пересечение дыхательного и пищеварительного тракта. Преимуществом такого расположения является то, что в случае невозможности сделать вдох через нос (травма носа, насморк), можно вдохнуть через рот. С другой стороны, необходимы системы, препятствующие проникновению пищи и воды в дыхательный тракт. Такую защиту выполняет надгортанный хрящ (надгортанник), который прикрывает нижние дыхательные пути при глотании. В случае попадения инородных частиц в нижние дыхательные пути, для их очистки рефлекторно запускается кашель.

Каркас гортани состоит из хрящей, на которых располагается голосовой аппарат. К черпаловидным и щитовидному хрящам прикрепляются голосовые связки. При сокращении внутренних мышц гортани меняется степень натяжения голосовых связок и форма голосовой щели. При выдохе голосовые связки вибрируют и образуют звук, таким образом получаются гласные звуки (рис. 2). Во время полового созревания у мальчиков происходит утолщение хрящей и изгибание щитовидного хряща, благодаря чему увеличивается ширина голосовой щели, удлиняются связки и голос грубеет.

Рис. 2. Строение и эндоскопическая фотография голосовых связок.

Трахея – это трубка, длиной 11-13 см, стенка которой армирована хрящевыми полукольцами (гиалиновый хрящ), так как сзади к трахее примыкает пищевод, и полные кольца мешали бы продвижению пищи. Стенка трахеи состоит из слизистой оболочки (ресничный эпителий с бокаловидными железами), подслизистой оболочки (соединительная ткань), хряща и адвентиции (соединительная ткань). В местах отсутствия хряща могут находиться гладкомышечные волокна.

Трахея делится на правый и левый бронхи, а те – на долевые бронхи. Правое легкое состоит из 3 долей, а левое – из 2. Бронхи имеют меньший диаметр, по сравнению с трахеей. Их стенка похожа на стенку трахеи, однако, она тоньше и имеет полные кольца. Бронхи ветвятся и образуют тонкие бронхиолы, стенка которых не содержит хрящевых колец и содержит гладкомышечные клетки. Бронхиолы продолжают ветвиться и образуют дыхательные бронхиолы, на которых имеются вздутия, или альвеолы (рис. 3).

Рис. 3. Строение (а) и гистологический срез (б) бронхиол и альвеол. Источник http://www.tryphonov.ru/tryphonov2/terms2/acinl.htm и http://medicalplanet.su/gistologia/alveoli.html

Стенка дыхательных бронхиол и альвеол состоит из одного слоя альвеолоцитов. Респираторные альвеолоциты (АI) – это плоские клетки, через которые осуществляется газообмен. Они занимают около 90% площади поверхности легких. Гранулярные альвеолоциты (АII) имеют хорошо развитые ядро и органеллы. Они выделяют сурфактант – вещество, которое снимает поверхностное натяжение воды и препятствуют спадению стенок альвеол.

Рис. 4. Строение стенки альвеол и капилляров. АI –респираторные альвеолоциты, АII – гранулярные альвеолоциты.

Благодаря многократному ветвлению бронхов и бронхиол в легких, площадь поверхности и газообмена в легких достигает 80-100 м2.

Автоматию и регуляцию дыхания обеспечивают нервные центры продолговатого мозга. Вегетативная нервная система регулирует ширину просвета бронхов и бронхиол.

Поскольку стенки альвеол не имеют мышц и не способны активно сокращаться, изменение объема легких происходит за счет изменения объема грудной клетки. Легкие расположены в грудной полости герметично. Наружная часть легких и внутренняя поверхность грудной клетки покрыты плевральными листами, между которыми расположена плевральная жидкость. Сокращение межреберных мышц приводит к поднятию грудной клетки, а диафрагмы – к ее уплощению. В результате – увеличивается объем грудной клетки, а вместе с ней – легких (рис. 5). При интенсивном вдохе и выдохе могут дополнительно быть задействоваваны мышцы брюшного пресса и верхних конечностей.

Рис. 5. Движение мышц и изменение объема грудной клетки в процессе дыхания.

В спокойном состоянии человек вдыхает и выдыхает около 16 раз в минуту 0,5 литров воздуха, и этот объем называют дыхтельным (ДО). Объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха называют резервным объемом вдоха (РОвд), и он равен 1,5-2 л. Объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха, называют резервным объемом выдоха (РОвыд). Он составляет около 1-1,5л. Объем, который можно выдохнуть после максимального вдоха, называют жизненной емкостью легких (ЖЕЛ), она составляет 3-6 л. После максимального выдоха в легких остается примерно 1,5 л воздуха, это остаточный объем легких (ООЛ), и его невозможно выдохнуть. Если просуммировать ЖЕЛ и ООЛ, получим общую емкость легких (ОЕЛ) (рис. 6).

Рис. 6. Дыхательные объемы.

Для строительства собственного организма человеку необходимо поступление питательных веществ и энергии из внешней среды. Пища состоит из полимеров или сложных органических молекул: белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот и липидов. Эти молекулы очень крупные и не могут быть просто так усвоены организмом. Пищеварительная система позволяет разбить крупные макромолекулы на составные части, которые могут быть усвоены организмом. Эту функцию выполняют белки-ферменты. Они способны разрывать химические связи, и таким образом, разрушать полисахариды до моносахаров, белки до аминокислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов и липиды до глицеринов и жирных кислот. Для работы ферментов необходимы различные условия, поэтому они могут работать на различных участках желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) (рис. 1).

Рис. 1. Общее строение пищеварительной системы и время нахождения пищи в различных ее отделах.

Пищеварение начинается в ротовой полости, затем через глотку пищевой комок направляется в пищевод, далее в желудок, тонкий и толстый кишечник. Непереваренные остатки пищи скапливаются в толстом кишечнике и выводятся во внешнюю среду через анальное отверстие.

В ротовую полость поступает твердая пища, а переваривание возможно только в жидкой среде. Поэтому в здесь происходит смачивание, а также механическая и химическая обработка пищевого комка.

Механическую обработку пищи осуществляют зубы (рис. 2). Как и у всех млекопитающих, у человека они дифференцированы и есть две генерации зубов (рис. 3). Зубы располагаются в альвеолах – специальных лунках верхних и нижней челюстях. Снаружи альвеолярные отростки костей покрыты слизистым эпителием, или десной. Сам зуб состоит корня, который находится в десне, коронки, расположенной на поверхности, и шейки – сужения между корнем и коронкой. Снаружи коронка зуба покрыта эмалью – самой твердой тканью организма. Корень зуба покрыт зубным цементом. В центре зуба расположена пульпа с нервными окончаниями и сосудами, питающими зуб. Между пульпой и эмалью располагается дентин.

 

Рис. 2. Строение зуба.

Рис 3. Зубная формула взролых и детей. От центра количество резцов, клыков, малых и больших коренных на верхней и нижней челюстях.

Смачивание пищи осуществляет слюна. Ее выделяют слюнные железы. В организме человека есть три пары крупных слюнных желез: околоушная, подъязычная и подчелюстная (рис. 4). Их протоки открываются в ротовую полость. Кроме них, есть множество более мелких слюнных желез на языке и нёбе.

Рис. 4. Расположение крупных слюнных желез человека.

Рис. 5. Состав слюны.

Слюна на 98-99% состоит из воды и ионов и имеет слабощелочную реакцию. Это необходимо для смачивания пищевого комка. Она гипоосмотична относительно крови, чтобы лучше воспринимать соленый вкус. Органические вещества включают в себя фермент амилазу, расщепляющую углеводы, клейкое вещество муцин, позволяющее сформировать пищевой комок, и лизоцим, расщепляющий стенку бактерий и частично обеззараживающий пищу.

Язык является поперечно-полосатой мышцей, покрытой слизистым эпителием (рис. 6б). Он  перемешивает пищу, что позволяет эффективнее производить ее механическую и химическую обработку. Кроме того, в слизистом эпителии располагается множество рецепторов: тактильных, температурных и вкусовых (рис. 6). Это позволяет распознавать структуру и качество пищи. Активация рецепторов рефлекторно приводит к повышению слюноотделения и подготовке желудка к принятию пищи.

Рис.6. Внешнее строение (а) и срез (б) языка.

После эффективной обработки и измельчения пищи происходит глотание пищи. При этом пища через глотку и пищевод поступает в желудок. Для предотвращения попадания пищевых частиц в дыхательные пути, во время глотания последние прикрывает надгортанник. Пищевод является трубкой, стенка которой состоит из слизистой (эпителий, подслизистой (соединительная ткань), мышечной и адвентициальной (соединительная ткань) оболочек. Мышечная часть стенки пищевода совершает перистальтические сокращения, что ускоряет продвижение пищи. Сам пищевод не вырабатывает пищеварительных ферментов и переваривание в нем может происходить только за счет слюны. В нижней части пищевода расположен сфинктер – кольцевая мышца, препятствующая забросу кислоты из желудка.

Желудок является мешкообразным расширением пищеварительной системы. Он служит для накопления пищи, первичного расщепления белков и всасывания воды. Объем пустого желудка составляет 0,5л, при наполнении он может растягиваться до 4 л. Анатомически у желудка выделяют (рис. 7):

Рис.7. Анатомическое строение желудка.

  • Кардиальный. Является переходом из пищевода в желудок. Мышечные волокна развиты очень хорошо и предотвращают обратное движение пищи.
  • Дно (свод) желудка. Расширение в верхней части желудка. Здесь скапливается воздух, который случайно проникает с пищевой массой.
  • Тело. Самая крупная часть желудка, составляет две трети от всего размера. Здесь хранится и расщепляется пища.
  • Пилорический. Место перехода в двенадцатиперстную кишку. Здесь пища, прошедшая обработку в желудке и превращенная в химус, переходит в кишечник.

Стенка желудка состоит из слизистой, подслизистой, оболочек, трех слоев гладких мышц и серозной оболочки (рис. 8). Она имеет много складок для растяжения желудка при наполнении. Кроме того, желудок постоянно медленно сокращается и перемешивает пищу.

Рис. 8. Строение стенки желудка.

Слизистая оболочка желудка имеет около 15 млн желез. Они вырабатывают:

  • слизь с бикарбонатом, которая защищает стенку от расщепления ферментами и нейтрализует действие кислоты;
  • соляную кислоту, необходимую для активации и нормального функционирования фермента;
  • пепсиноген, который превращается в пепсин под действием соляной кислоты, после чего проводит расщепление белков;
  • внутренний фактор Касла, который позволяет усвоить витамин В12;
  • гормоны, регулирующие ативность желудка и кишечника.

В нижней части желудка на границе с тонким кишечником располагается привратник – это сфинктер, ограничивающий желудок от кишечника и регулирующий поступление химуса в кишечник.

В кишечнике переваривание происходит в щелочной среде, а также всасывание переваренных частиц и воды. Начальный отдел тонкого кишечника, примыкающий к желудку, называется двенадцатиперстной кишкой (ДПК), здесь происходит основная полостная ферментативная обработка пищи. Далее она переходит в тощую, а затем, в подвздошную кишку. Стенка кишечника состоит из слизистого, подслизистого слоя, двух слоев мышц и серозной оболочки. В кишечнике химус перемещается за счет перистальтических сокращений его стенок.

В ДПК открывается общий проток поджелудочной железы (ПЖ) и желчного пузыря (рис. 9). ПЖ является железой смешанной секреции. Она выделяет в кровь гормоны инсулин и глюкагон, которые регулируют уровень глюкозы в крови. В кишечник от нее по протокам поступает панкреатический сок, который состоит из:

  • бикарбонатов, которые обеспечивают щелочную среду для нормальной работы ферментов;
  • трипсиногена и химотрипсиногена – предшественников ферментов, расщепляющих белки;
  • амилазы, расщепляющей сахара;
  • нуклеазы, расщепляющей нуклеиновые кислоты;
  • липазы, расщепляющей жиры.

Через желчный проток поступает желчь, которая образуется печенью и накапливается в желчном пузыре. Желчь необходима для эмульгации жиров и увеличения площади взаимодействия между гидрофильными ферментами и гидрофобными жирами.

Слизистая кишечника также обладает секреторной активностью. Она синтезирует энтерокиназу, активирующую трипсиноген и химотрипсиноген, а также гормоны, регулирующие деятельность желудка и кишечника.

Рис. 9. Строение и расположение двенадцатиперстной кишки, поджелудочной железы и желчного протока.

Таким образом, в кишечнике происходит расщепление всех биомолекул.

В тонком кишечнике после ДПК происходит окончательное расщепление и всасывание питательных веществ. Для увеличения площади всасывания, стенка кишечника имеет ворсинки, а каждая клетка – микроворсинки. На микроворсинках заякорены ферменты, обеспечивающие пристеночное пищеварение. Позволяющее расщепить то, что не расщепилось пристеночным пищеварением. В каждую ворсинку входят кровеносные и лимфатические капилляры, которые всасываются питательные вещества (рис. 10). Всасывание аминокислот, моносахаров и нуклеиновых кислот происходит в кровь, а глицерина и липидов – в лимфу.

Рис. 10. Строение стенки тонкого кишечника.

Толстый кишечник состоит из слепой, ободочной и прямой кишки (рис.11). Слепая кишка имеет червеобразный отросток, или аппендикс, который является иммунным органом. В толстом кишечнике обитают симбиотические бактерии.

Рис. 11. Строение толстого кишечника.

В толстом кишечнике происходит окончательное всасывание воды, минеральных солей и формированои каловых масс. В прямой кишке они накапливаются, после чего выводятся. Замыкает прямую кишку анальный сфинктер.

Пищеварительная система находится под контролем метасимпатической нервной системы (МНС) (рис. 12). Это часть вегетативной нервной системы. Одни считают ее частью парасимпатической нервной системы, другие – самостоятельным отделом ВНС. МНС имеет два сплетения: подслизистое, расположенное между слизистой и мышечной оболочками, и межмышечное, расположенное между двумя слоями мышц. Она полностью контролирует работу ЖКТ и связана с другими отделами ВНС.

Рис. 12. Строение метасимпатической нервной системы.

  1.  Анатомия человека, в 2-х томах Под ред. М.Р.Сапина; 1997
  2. Анатомический атлас человеческого тела, в 3х томах. Кишш Ф., Сентаготаи Я
  3. Полезный сайт

Мобильное

Готовьтесь к олимпиадам по биологии на своем мобильном устройстве! Скачайте приложение и читайте бесплатно перевод известного учебника https://moqacure.ru/peredozirovka-fenazepama.html Campbell biology!

Для Android

Для iOS

Вверх