Системы органов в организме. Уровни организации. Нервная и гуморальная регуляции

Вы уже знаете, что клетки образуют ткани, из тканей построены органы – части организма, имеющие определённую форму, строение, расположение и выполняющие определённую функцию. Лёгкие, сердце, головной мозг, желудок – это всё органы. Органы, которые выполняют общие функции, объединяются в системы органов. У человека выделяют нервную, эндокринную, дыхательную, покровную, кровеносную, половую, пищеварительную, иммунную, сенсорную, выделительную, опорно-двигательную системы органов.

Все системы органов взаимодействуют друг с другом и образуют целостный человеческий организм – динамическую систему, которая находится в тесном контакте с окружающей средой.

Системы органов. Покровная система представлена кожей и слизистыми оболочками. Кожа покрывает всё тело человека, а слизистые оболочки выстилают полости внутренних органов, пищеварительных и дыхательных путей.

Кожа и слизистые оболочки защищают организм от механических повреждений, высыхания и проникновения микроорганизмов.

Дыхательная система включает полость носа, носоглотку, трахею, бронхи и сами лёгкие. Она осуществляет дыхание – обеспечение организма кислородом и освобождение его от углекислого газа.

В состав кровеносной, или сердечно-сосудистой, системы входят сердце и кровеносные сосуды. Кровеносная система обеспечивает движение крови по сосудам, которые пронизывают всё тело человека. Сердце постоянно сокращается и выталкивает кровь, которая течёт ко всем органам и тканям, где и происходит непрерывный обмен веществ.

 После этого кровь возвращается назад в сердце. Кровеносная система осуществляет транспортировку кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким.

Пищеварительная система включает ротовую полость, слюнные железы, пищевод, желудок, печень, желчный пузырь, поджелудочную железу и кишечник.

В органах пищеварения пища измельчается, смачивается, перемещается, подвергается воздействию пищеварительных соков. В результате расщепления пищевых продуктов образуются необходимые организму вещества. Они попадают в кровь и разносятся ко всем клеткам и тканям организма.

К выделительной системе относятся почки, кожа, лёгкие и пищеварительный тракт. Эти органы обеспечивают удаление вредных и конечных продуктов обмена и избытка воды. Основными органами выделения растворённых азотсодержащих соединений являются почки.

 

В них образуется моча, которая по мочеточникам стекает в мочевой пузырь и в определённый момент выводится наружу.

Половая, или репродуктивная, система выполняет функцию размножения. К этой системе относятся половые органы и железы. У мужчин половые органы – семенники, у женщин – яичники. В них формируются половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки.

Эндокринная система включает железы внутренней секреции, которые вырабатывают и выделяют в кровь биологически активные вещества – гормоны. К железам внутренней секреции относятся гипофиз, щитовидная железа, поджелудочная и половые железы, надпочечники. Они участвуют в регуляции функций организма.

Иммунная система представлена вилочковой железой, костным мозгом, селезёнкой, лимфатическими узлами и лейкоцитами. Эти органы и клетки крови принимают участие в защите организма от бактерий, вирусов и других чужеродных микроорганизмов, и веществ.

Опорно-двигательная система состоит из скелета и мышц. Скелет состоит из различных по форме, размерам и строению костей. Он выполняет функцию опоры и защиты.

Мышца обычно прикрепляется к двум различным костям. При сокращении мышцы перемещают кости в пространстве. Чем длиннее мышца, тем на большее расстояние она может переместить кость.

Сенсорная система состоит из специализированных рецепторов и нервных клеток, которые участвуют в восприятии и переработке информации из внешней и внутренней среды организма и формируют ощущения. Совокупность рецепторов образует различные органы чувств.

Нервная система объединяет все системы организма в единое целое. Она регулирует и согласовывает их деятельность. Любое нарушение связи между нервной системой и органом приводит к нарушению его работы. Нервная система осуществляет психическую деятельность человека, отвечает за речь и мышление, управляет его поведением.

На протяжении всей жизни человек приспосабливается к изменениям в окружающей среде и в нём самом с помощью физиологических функций.

В общем виде все физиологические функции можно классифицировать как соматические (движение), вегетативные (поддержание жизнедеятельности, размножение, развитие) и психические (поведение, деятельность).

По словам великого русского физиолога Ивана Петровича Павлова, «живой организм – сложная обособленная система, внутренние силы которой постоянно уравновешиваются с внешними силами окружающей среды». В основе управления лежат процессы регуляции, т. е. управления физиологическими функциями.

Приспособление организма к изменившимся условиям существования достигается в результате согласования деятельности всех частей организма. Сопоставьте своё физическое состояние в покое, когда вы сидите, и на уроке физкультуры. Учащённое дыхание, быстро бьющееся сердце, возросшее потоотделение – всё это результат регуляции уровня активности систем в целях обеспечения условий для выполнения физических нагрузок.

Через некоторое время органы и системы организма снова возвращаются к состоянию относительного функционального покоя.

Регуляция – это изменение характера деятельности органа или систем органов в целях сохранения постоянства внутренней среды организма. Из этого следует, что температура крови, её газовый состав, содержание химических соединений должны оставаться неизменными даже при значительных изменениях внешних условий.

У человека

регуляцию физиологических процессов обеспечивают два механизма – нервный и гуморальный. Они функционируют в тесном взаимодействии и вместе образуют единую систему нейрогуморальной регуляции.

Гуморальная регуляция происходит через жидкие среды (кровь, лимфу и тканевую жидкость) с помощью гормонов и различных продуктов обмена веществ. Биологической активностью обладают также ферменты, витамины и медиаторы. Эти вещества доставляются кровью ко всем органам и тканям человеческого тела.

В организме постоянно образуются вещества, которые способны оказывать влияние на деятельность органов и тканей. Например, в каждой клетке находится неорганическое соединение – углекислый газ, который, попав в кровь, раздражает соответствующие рецепторы и увеличивает частоту дыхательных движений.

Вы уже знаете, что органы эндокринной системы выделяют гормоны, которые регулируют рост и развитие организма, участвуют в регуляции его деятельности, влияют на поведение человека.

Гуморальная регуляция оказывает многообразные влияния на организм, но осуществляется медленно.

Например, скорость движения крови, по которой переносятся гормоны, составляет 0,5 метра в секунду. Гуморальная регуляция не может обеспечить быструю реакцию органов и систем организма на внешние и внутренние раздражители. Гуморальные влияния не имеют точного адреса, так как поступающие в кровь гормоны доставляются ко всем органам и тканям без ограничений. Эти недостатки успешно компенсирует нервный механизм регуляции. Нервные импульсы передаются к органам-исполнителям очень быстро. Например, по некоторым нервным волокнам возбуждение передаётся со скоростью 120 метров в секунду. Также нервные импульсы воздействуют только на определённые органы.

Нервную регуляцию жизнедеятельности организма обеспечивает нервная система. Она состоит из центральной и периферической части. Центральная нервная система представлена головным и спинным мозгом, а периферическая – отходящими от них нервами и нервными узлами.

Центральная нервная система состоит из большого количества тел нейронов, которые образуют серое вещество мозга. В спинном мозге серое вещество находится в центральной части. В головном мозге оно распределено в виде отдельных скоплений – ядер. На поверхности больших полушарий головного мозга и мозжечка серое вещество образует кору.

Вверху спинной мозг переходит в продолговатый мозг (один из отделов головного мозга).

В головном мозге выделяют пять основных отделов: продолговатый мозг

, задний мозг (включающий мост и мозжечок), средний мозг, промежуточный мозг и большие полушария.

В ходе развития позвоночных животных произошло разделение функций нервной системы.

В зависимости от выполняемых функций нервную систему делят на соматическую и автономную, или вегетативную.

Соматическая (от греческого слова «сома» – тело) – часть нервной системы, которая отвечает за работу кожи и мышц. С работой соматической системы связано произвольное поведение человека (оно осуществляется по нашей воле).

Автономная (от греческого слова «аутос» – сам) – часть нервной системы, регулирующая обменные процессы, рост и размножение, работу сердца, сосудов и внутренних органов.

Работа автономной нервной системы непроизвольная, она не зависит от нашего желания. Например, мы не можем намеренно остановить или усилить работу сердца.

Деятельность нервной системы осуществляется рефлекторным путём. Благодаря этому организм приспосабливается к меняющимся условиям среды и функционирует как единое целое.

Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляемая нервной системой. Основой рефлекса является рефлекторная дуга, образованная нейронами.

Рефлекторная дуга – это путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора к рабочему органу, который отвечает на раздражение.

Рецепторы – нервные образования, которые воспринимают раздражения и преобразуют их в нервные импульсы.

В рефлекторную дугу входят нейроны нескольких типов. Чувствительные нейроны проводят нервный импульс в центральную нервную систему. Вставочные нейроны соединяют несколько нервных клеток. Их тела и отростки не выходят за пределы центральной нервной системы. Двигательные, или исполнительные, нейроны проводят сигналы от ЦНС к рабочему органу.

Схема рефлекторной дуги мигательного рефлекса. Если осторожно прикоснуться рукой к внутреннему углу глаза, происходит раздражение рецепторов. От них раздражение поступает в чувствительные нейроны, тела которых находятся в нервном узле. По аксонам этих нейронов раздражение поступает в продолговатый мозг, где находятся вставочные нейроны. Здесь информация обрабатывается. Далее сигнал передаётся на двигательные нейроны. Они возбуждаются и посылают сигналы, вызывая работу круговых мышц глаза, и оба глаза на короткое время закрываются – происходит мигание.

Таким образом, в многоклеточном организме все клетки, ткани, органы и системы органов взаимодействуют друг с другом, слаженно функционируют, благодаря чему организм представляет собой целостную биологическую систему.

Согласованная работа организма управляется нервной системой и железами внутренней секреции (гуморально). Они работают как единое целое, образуя нейрогуморальную регуляторную систему.

Эндокринная система. Гуморальная регуляция — что это, определение и ответ

Все железы организма принято делить на железы:

• Внутренней секреции = эндокринные (выделяют гормон в кровь): щитовидная железа, гипофиз, надпочечники, эпифиз, тимус.

• Внешней (выделяют секрет в полость тела или за его пределы): потовые, сальные, слюнные, молочные железы.

• Смешанной секреции (выделяют гормон + секрет в кровь + в полость тела или за его пределы): поджелудочная железа, половые железы.

Все эндокринные железы выделяют гормоны.

Гормоны ― биологически активные вещества, вырабатывающиеся в специализирован­ных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции.

Гипофиз (промежуточный мозг)

Гипофиз – важнейшая железа, выполняющая регуляцию многих функций организма, некоторые его гормоны контролируют деятельность других эндокринных желез, например, гормон гипофиза тиреотропин стимулирует выработку и активацию тироксина, гормона щитовидной железы.

Другие гормоны также оказывают колоссальное воздействие на организм, например, соматотропин (гормон роста) регулирует рост организма в молодом возрасте, при его недостатке будет развиваться карликовость, а при избытке – гигантизм.

Эпифиз (средний мозг)

Данная эндокринная железа играет роль «биологических часов». Получая информацию о времени суток от зрительного анализатора, эпифиз контролирует выработку мелатонина. Этот гормон отвечает за регуляцию суточных ритмов, то есть за желание спать и бодрствовать.

Также гормоны эпифиза влияют на функции гипофиза (гормон серотонин), щитовидной железы, надпочечников, контролируют половое созревание и тормозят функцию половых желез в детском возрасте.

Тимус

В грудной клетке за грудиной расположен тимус, или вилочковая железа. Он состоит из двух долей, напоминающих рожки вилки. Его величина изменяется с возрастом – в детстве тимус гораздо больше, чем во взрослом состоянии.

Тимус – центральный орган иммунной системы.

В нем формируются и обучаются иммунные клетки, происходит «запоминание» вредных агентов, от него зависит формирование иммунитета.

Щитовидная железа и околощитовидные железы

Щитовидная железа – самая крупная эндокринная железа внутренней секреции. Она состоит из двух долей, которые как галстук обнимают верхнюю часть трахеи. На задней поверхности располагаются 4 околощитовидные (паращитовидные) железы.

Тироксин – наиболее важный гормон щитовидной железы, он воздействует на весь организм и регулирует обмен веществ. Для его синтеза необходим йод.

При гипофункции (недостатке) тироксина у взрослых развивается микседема, которая выражается в отечности, понижении обмена веществ и возбудимости нервной системы, ожирении. У детей будет развиваться карликовость с нарушением пропорций тела и кретинизм.

При гиперфункции (избытке) тироксина развивается повышенная возбудимость нервной системы, повышение обмена веществ, похудение, появление зоба – увеличения щитовидной железы в размерах.

Другой гормон щитовидной железы кальцитонин отвечает за контроль содержания кальция в крови. Вместе с гормонами паращитовидных желез он поддерживает уровень кальция в крови в пределах нормы.

Надпочечники

Надпочечники – парные железы, которые находятся на верхушках почек. Они состоят из внутреннего (мозгового) и наружного (коркового) слоев.

Гормон внутреннего слоя адреналин ускоряет работу сердца, сужает кровеносные сосуды, тормозит пищеварение, увеличивает количество глюкозы в крови.

Гормоны наружного слоя кортикоиды регулируют обмен минеральных и органических веществ, выделение половых гормонов, активность аллергических и воспалительных реакций.

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа – крупная железа смешанной секреции. В полость двенадцатиперстной кишки она выделяет пищеварительные ферменты, а в кровь (эндокринная функция) гормон инсулин.

Инсулин регулирует содержание глюкозы в крови, синтез гликогена из избытка глюкозы, отложение жира.

При гипофункции развивается такое заболевание как сахарный диабет, который сопровождается повышением уровня сахара в крови, появление сахара в моче, повышением давления и вязкости крови и многих других побочных эффектах.

При гиперфункции поджелудочной железы в крови образуется недостаток глюкозы, мозгу может не хватать питания и человек может впасть в кому.

Половые железы

Половые железы, или гонады ― семенники (яички) у мужчин и яичники у женщин относятся к числу желез со смешанной секрецией.

Половые железы относят к железам смешанной секреции.

Половые гормоны способствуют эмбриональной дифференцировке, в последующем развитию половых органов и появлению вторичных половых признаков, определяют половое созревание и поведение человека.

Мужские половые гормоны (андрогены)

Все половые гормоны синтезируются из одного предшественника ― холестерина. Наиболее важным из андрогенов является тестостерон.

Женские половые гормоны

Эти гормоны вырабатываются в женских половых железах – яичниках, во время беременности ― в плаценте. У мужчин также вырабатываются женские половые гормоны, просто в меньшем количестве. Это происходит в клетках семенников.

В фолликулах яичников осуществляется синтез эстрогенов (стимулируют развитие первичных и вторичных женских половых признаков, развитие и рост молочных желез, влияют на развитие костного скелета, эмоциональное и психическое состояние женщин; во время беременности эстрогены способствуют росту мышечной ткани матки, эффективному маточно-плацентарному кровообращению, вместе с прогестероном и пролактином ― развитию молочных желез).

Желтое тело яичника продуцирует прогестерон (подготавливает матку к прикреплению оплодотворенной яйцеклетки и обеспечивает нормальное протекание беременности; участвует в регуляции менструального цикла).

Нейрогуморальная регуляция организма

Гормоны эндокринных желез влияют на состояние клеток нервной системы. При этом деятельностью желез управляет нервная система. Таким образом, эндокринные железы являются частью нейрогуморальной регуляции.

Гипоталамус и гипофиз – центральные структуры нейрогуморального механизма. Они объединяются нервными связями и общим кровотоком в единую нейрогуморальную гипоталамо-гипофизарную систему.

Нейроны гипоталамуса вырабатывают гормоны, которые попадают в гипофиз и влияют на его деятельность. Гормоны гипофиза в свою очередь регулируют все остальные железы.

1.1 Структурная организация человеческого тела – биология человека

Тема 1: Что делает нас уникальными?

*

Прежде чем вы начнете изучать различные структуры и функции человеческого тела, полезно рассмотреть его базовую структуру; то есть, как его мельчайшие части собираются в более крупные структуры. Структуры тела удобно рассматривать с точки зрения возрастающих по сложности фундаментальных уровней организации: субатомных частиц, атомов, молекул, органелл, клеток, тканей, органов, систем органов, организмов и биосферы (9).0009 Рисунок 1 ).

 

Уровни структурной организации человеческого организма

 

Рисунок 1. Организация тела часто обсуждается с точки зрения шести различных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.

*

Уровни организации

Для изучения химического уровня организации ученые рассматривают простейшие строительные блоки материи: субатомные частицы, атомы и молекулы. Вся материя во Вселенной состоит из одного или нескольких уникальных чистых веществ, называемых элементами, знакомыми примерами которых являются водород, кислород, углерод, азот, кальций и железо. Наименьшая единица любого из этих чистых веществ (элементов) — атом. Атомы состоят из субатомных частиц, таких как протон, электрон и нейтрон. Два или более атома объединяются, образуя молекулу, такую ​​как молекулы воды, белков и сахаров, встречающиеся в живых существах. Молекулы являются химическими строительными блоками всех структур организма.

Клетка — это наименьшая независимо функционирующая единица живого организма. Даже бактерии, которые представляют собой чрезвычайно маленькие, независимо живущие организмы, имеют клеточное строение. Каждая бактерия представляет собой отдельную клетку. Все живые структуры анатомии человека содержат клетки, и почти все функции физиологии человека выполняются в клетках или инициируются клетками.

Человеческая клетка обычно состоит из гибких мембран, которые окружают цитоплазму, клеточную жидкость на водной основе вместе с множеством крошечных функциональных единиц, называемых органеллы . У человека, как и у всех организмов, клетки выполняют все функции жизни. Ткань представляет собой группу множества похожих клеток (хотя иногда и состоящих из нескольких родственных типов), которые работают вместе для выполнения определенной функции. Орган представляет собой анатомически обособленную структуру тела, состоящую из двух или более типов тканей. Каждый орган выполняет одну или несколько определенных физиологических функций. Система органов  – это группа органов, которые работают вместе для выполнения основных функций или удовлетворения физиологических потребностей организма.

На рис. 2 показаны некоторые системы органов тела, которые мы рассмотрим в течение этого семестра. Многие органы имеют функции, являющиеся неотъемлемой частью более чем одной системы органов.

 

Системы органов человеческого тела

 

 

Рисунок 2.  Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.

 

Уровень организма — это высший уровень организации, рассматриваемый в анатомии/физиологии. организм  это живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни. В многоклеточных организмах, включая человека, все клетки, ткани, органы и системы органов организма работают вместе для поддержания жизни и здоровья организма.

*

Резюме раздела

Жизненные процессы человеческого организма поддерживаются на нескольких уровнях структурной организации. К ним относятся химический, клеточный, тканевый, органный, системный и организменный уровни. Более высокие уровни организации строятся из более низких уровней. Таким образом, молекулы объединяются, образуя клетки, клетки объединяются, образуя ткани, ткани объединяются, образуя органы, органы объединяются, образуя системы органов, а системы органов объединяются, образуя организмы.

*

Глоссарий

ячейка

наименьшая независимо функционирующая единица всех организмов; у животных клетка содержит цитоплазму, состоящую из жидкости и органелл

орган

функционально обособленная структура, состоящая из двух или более типов тканей

система органов

группа органов, которые работают вместе для выполнения определенной функции

организм

живое существо, имеющее клеточное строение и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни

ткань

группа сходных или близкородственных клеток, которые совместно выполняют определенную функцию

1.

2 Структурная организация человеческого тела – анатомия и физиология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описать структуру человеческого тела с точки зрения шести уровней организации
• Перечислите одиннадцать систем органов человеческого тела и определите не менее одного органа и одну основную функцию каждой из них.0116

Прежде чем приступить к изучению различных структур и функций человеческого тела, полезно рассмотреть его базовую структуру; то есть, как его мельчайшие части собираются в более крупные структуры. Структуры тела удобно рассматривать с точки зрения возрастающих по сложности фундаментальных уровней организации: субатомных частиц, атомов, молекул, органелл, клеток, тканей, органов, систем органов, организмов и биосферы (рис. 1.3).

Рисунок 1,3 Уровни структурной организации организма человека Организация тела часто обсуждается с точки зрения шести различных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.

Уровни организации

Для изучения химического уровня организации ученые рассматривают простейшие строительные блоки материи: субатомные частицы, атомы и молекулы. Вся материя во Вселенной состоит из одного или нескольких уникальных чистых веществ, называемых элементами, знакомыми примерами которых являются водород, кислород, углерод, азот, кальций и железо. Наименьшая единица любого из этих чистых веществ (элементов) — атом. Атомы состоят из субатомных частиц, таких как протон, электрон и нейтрон. Два или более атома объединяются, образуя молекулу, такую ​​как молекулы воды, белков и сахаров, встречающиеся в живых существах. Молекулы являются химическими строительными блоками всех структур организма.

Клетка – это мельчайшая независимо функционирующая единица живого организма. Даже бактерии, которые представляют собой чрезвычайно маленькие, независимо живущие организмы, имеют клеточное строение. Каждая бактерия представляет собой отдельную клетку. Все живые структуры анатомии человека содержат клетки, и почти все функции физиологии человека выполняются в клетках или инициируются клетками.

Человеческая клетка обычно состоит из гибких мембран, которые заключают в себе цитоплазму, клеточную жидкость на водной основе вместе с множеством крошечных функциональных единиц, называемых органеллами. У человека, как и у всех организмов, клетки выполняют все функции жизни. Ткань — это группа множества похожих клеток (хотя иногда они состоят из нескольких родственных типов), которые работают вместе для выполнения определенной функции. Орган – это анатомически обособленная структура тела, состоящая из двух или более типов тканей. Каждый орган выполняет одну или несколько определенных физиологических функций. Система органов — это группа органов, которые работают вместе для выполнения основных функций или удовлетворения физиологических потребностей организма.

В этой книге рассматриваются одиннадцать различных систем органов человеческого тела (рис. 1.4 и рис. 1.5). Отнесение органов к системам органов может быть неточным, поскольку органы, «принадлежащие» одной системе, также могут выполнять функции, являющиеся неотъемлемой частью другой системы. На самом деле, большинство органов участвуют более чем в одной системе.

В этой книге и во время изучения биологических наук вы часто будете читать описания сходств и различий между биологическими структурами, процессами и здоровьем, связанными с биологическим полом человека. Люди часто используют слова «женский» и «мужской» для описания двух разных понятий: нашего чувства гендерной идентичности и нашего биологического пола, определяемого нашими хромосомами, гормонами, органами и другими физическими характеристиками. Для некоторых людей гендерная идентичность отличается от биологического пола или пола, присвоенного им при рождении. В этой книге термины «женский» и «мужской» относятся только к полу, и обсуждаются типичные анатомия и физиология людей XX и XY.

Рисунок 1,4 Системы органов человеческого тела Органы, которые работают вместе, группируются в системы органов.