Лекция №15
В организме животных и человека выделяют четыре основных типа тканей: эпителиальные, мышечные, нервные и ткани внутренней среды.
Эпителиальные ткани, или эпителий состоят из клеток, плотно прилегающих друг к другу, образующих один или несколько слоев. Межклеточного вещества в эпителиальных клетках почти нет. Эти ткани выстилают полости тела и внутренних органов, входят в состав желез. Как разграничивающая, эпителиальная ткань выполняет защитную функцию: защищает ткани, расположенные глубже, а также регулирует обмен веществ с внешней средой (например, газообмен, деление продуктов обмена, всасывание питательных веществ в кишечнике, и т.д.). Железы внутренней, внешней и смешанной секреции осуществляют свои функции благодаря наличию у них железистого эпителия. Его клетки образуют необходимые организму вещества (слизь, гормоны, пищеварительные ферменты).
Эпителиальные ткани разнообразны по строению, что связано с их функциями. В зависимости от формы клеток и особенностей их строения различают плоский, кубический, цилиндрический и реснитчатый эпителий. Эпителиальные клетки полярные. Это означает, что их части, направленные внутрь и наружу, различаются по строению. Из клеток эпителия кожи образуются волосы, перья, ногти или когти. Эпителий покровов разных беспозвоночных животных выделяет наружу защитный слой межклеточного вещества – кутикулу, которая часто служит внешним скелетом.
Поскольку клетки поверхностного эпителия контактируют с окружающей средой, они часто повреждаются и умирают. Поэтому эпителиальной ткани свойственна высокая способность к восстановлению (регенерации). В частности, способность эпителия к регенерации является одним из условий заживления ран.
Ткани внутренней среды входят в состав разнообразных органов и создают внутреннюю среду организма. Они выполняют разнообразные функции: защитную, питательную, транспортную, опорную, запасающую . поддерживают относительную стабильность внутренней среды. Общим для этой группы тканей является хорошо развитое межклеточное вещество. Определенные виды тканей внутренней среды способны к регенерации. Ткани внутренней среды делятся на жидкие (кровь, лимфа, тканевая жидкость), соединительные и скелетные.
Кровь, лимфа и тканевая (межклеточная) жидкость являются составными частями внутренней среды организма. Они обеспечивают транспорт питательных веществ, продуктов обмена, газов, биологически активных веществ и защитные реакции. Эти ткани поддерживают относительную стабильность внутренней среды (гомеостаз). Для них характерно наличие жидкого межклеточного вещества – плазмы и взвешенных в ней клеток.
Соединительные ткани формируют основу органов, обеспечивают их питание. Они принимают участие и в заживлении ран: заполняют поврежденные места других тканей, вследствие чего возникает соединительнотканный рубец. Их межклеточное вещество имеет разный состав. Рыхлая соединительная ткань содержится во всех органах, сопровождает кровеносные и лимфатические сосуды, заполняет промежутки между внутренними органами. Эта ткань состоит из небольшого количества клеток и беспорядочно размещенных волокон, между которыми расположена рыхлая масса. Некоторые клетки рыхлой соединительной ткани способны к фагоцитозу – захватывают и переваривают болезнетворные микроорганизмы. Волокнистая соединительная ткань содержит большое количество плотно прилегающих друг к другу волокон – сухожилия, связки и т. д.
Жировая ткань размещена под кожей и вокруг некоторых органов и защищает их от механических повреждений. В ней откладываются запасные питательные вещества. Подкожная жировая ткань играет роль теплоизолирующего слоя. В ней образуется метаболическая вода, имеющая важное значение для животных – обитателей пустынь, например, горбы верблюдов образованы преимущественно этой тканью.
Ретикулярная ткань образует основу кроветворных органов: красного костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, входит в состав слизистой оболочки кишечника, почек и т.д. Она состоит из клеток, соединенных между собой с помощью длинных отростков, и особых волокон. В ней образуются клетки жидких тканей.
К скелетным тканям принадлежат костная и хрящевая. Основные их свойства – упругость и прочность. В костной ткани откладываются минеральные соли. Это придает им особую прочность. Преимущественно из нее состоит скелет построен скелет позвоночных животных и человека. Хрящевая ткань имеет межклеточное вещество из органических веществ. Из этой ткани формируется скелет у всех позвоночных животных и человека. Со временем у большинства этих организмов хрящевая ткань заменятся костной. Хрящевая ткань также входит в состав ушных раковин, гортани, сухожилий, связок и т.д.
Составной частью опорно-двигательной системы позвоночных и человека являются мышечные ткани.
Мышечные ткани способны сокращаться в ответ на поступление к ним нервного импульса. Это обеспечивает движение тела и отдельных его частей. Мышечным тканям свойственна способность к регенерации, за исключением сердечной мышцы.
Различают полосатую (поперечнополосатую) и гладкую мышечные ткани.
Полосатую мышечную ткань делят на скелетную и сердечную. Скелетная (поперечнополосатая) мышечная ткань образует мышцы, обеспечивающие движение, а также мышцы языка, глотки, гортани, верхней части пищевода, диафрагмы позвоночных животных. Они прикреплены к костям, а у членистоногих – к внутренним выростам внешнего скелета. Поперечнополосатая мышечная ткань состоит из мышечных клеток.
Мышечные клетки имеют форму удлиненных цилиндров, покрытых соединительнотканной оболочкой, поэтому получили название мышечных волокон. Некоторые мышечные волокна достигают 30 см в длину. Мышечные клетки имеют много ядер. В цитоплазме расположены сократительные нити, в которых последовательно чередуются светлые и темные участки (диски), хорошо заметные под микроскопом. Волокна поперечнополосатой мышечной ткани способны сокращаться с большой скоростью.
Сердечная мышца входит в состав стенок сердца и некоторых участков крупных кровеносных сосудов: аорты и верхней полой вены. Волокна сердечной мышцы, в отличие от скелетных, не имеют соединительнотканных оболочек. Поэтому возбуждение от одного волокна передается другим в местах их соединения и способно вызывать сокращение всех мышечных волокон предсердия и желудочка. В отличие от скелетных мышц, способных сокращаться под влияние сознания (произвольно), сердечной мышце присущи непроизвольные сокращения.
Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок большинства внутренних органов (кровеносных сосудов, желудка, кишечника, мочеточника, мочевого пузыря и т.д.). Она состоит из одноядерных веретенообразных клеток, не имеющих полосок. Группы этих клеток собраны в пучки, между которыми расположена соединительная ткань. В ней расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна.
Сокращения гладкой мышечной ткани, как и сердечной мышцы, непроизвольные и происходят значительно медленнее, чем полосатой. Она способна в течение длительного времени пребывать в состоянии сокращения или, наоборот, сильного растяжения. У определенных групп беспозвоночных животных все мышцы состоят из этой ткани (например, плоских и кольчатых червей).
Нервная ткань состоит из нервных клеток (нейронов) и размещенных между ними вспомогательных клеток. Нейроны способны воспринимать раздражение, превращать его в нервные импульсы, передавать их другим нейронам или определенным органам.
Каждый нейрон состоит из тела и отростков. В теле расположено ядро и другие органеллы. Отростки могут быть двух типов. Длинный, разветвленный на конце, называется аксон. Длина аксона может достигать десятков сантиметров, а иногда – до 2-3- метров. Его функция – проведение нервного возбуждения от тела нейрона. Преимущественно короткие, древообразно разветвленные отростки нейрона называются дендритами. По ним нервное возбуждение проводится к телу нейрона. Нейроны к делению не способны. Особой функцией некоторых нейронов является секреция нейрогормонов – биологически активных соединений, влияющих на организм, подобно гормонам.
Вспомогательные клетки нервной ткани – нейроглия, в отличие от нейронов не проводят нервные импульсы и сохранят способность к делению. Они имеют разное строение, заполняют промежутки между нейронами и выполняют разнообразные функции: питательную, секреторную, опорную, защитную и т.д. Некоторые из них образуют изолирующие оболочки вокруг отростков нейронов и предотвращают рассеивание нервных импульсов.
В отличие от высших растений, у многоклеточных животных формируются органы, которые составляют определенные системы.
К основным системам органов принадлежат опорно-двигательная, пищеварительная, дыхательная, мочеполовая (выделительная, половая), сердечнососудистая, нервная, система желез внутренней секреции, иммунная системы.
Опорно-двигательная система осуществляетопорную функцию, обеспечивает изменение положения тела животных пространстве, а также движение отдельных органов и в организме в целом. В опорно-двигательной системе различают пассивную (внешний или внутренний скелет) и активную (мускулатура) части.
У различных групп червей опорно-двигательная система представлена кожно-мускульным мешком. В поддержании формы тела этих животных принимает участие также полостная жидкость или соединительная ткань, заполняющая промежутки между внутренними органами. Они давят на стенки тела, обеспечивая поддержание его формы, или действуют как антагонисты определенных групп мышц, сгибающих тело (круглые черви). У других групп животных имеется твердый внешний (членистоногие) или внутренний (хордовые) скелет, к элементам которого прикрепляются группы мышц.
Пищеварительная система обеспечивает поступление в организм питательных веществ, их переваривание, всасывание продуктов переваривания и выделение из организма непереваренных остатков пищи. Пищеварение – это совокупность процессов, обеспечивающих механическую и химическую переработку пищи, ее расщепление на компоненты, которые могут усваиваться организмом и включаться в обмен веществ.
Как правило, процессы пищеварения начинаются в полости кишечника, а заканчиваются в клетках кишечного эпителия. У некоторых многоклеточных животных имеется только внутриклеточное пищеварение (например, у губок). У кишечнополостных пищеварении начинается в полости кишечника, а заканчивается в клетках его эпителия (смешанное пищеварение).
Много животных (пауки, клопы, тли и т.д.) вводят свои пищеварительные ферменты в тело других организмов или в пищевые субстраты, а через некоторое время всасывают переваренную или полупереваренную пищу. Такой тип пищеварения называется внекишечным, или внешним.
Пищеварительная система может быть замкнутой или сквозной. Замкнутая пищеварительная система начинается ротовым отверстием и включает замкнутый кишечник. Непереваренные остатки пищи при этом удаляются через ротовое отверстие (например, у плоских червей). У большинства животных пищеварительная система сквозная. Она заканчивается анальным отверстием, через которое удаляются экскременты. Некоторые паразиты (например, ленточные черви) в ходе эволюции утратили пищеварительную систему. Питательные вещества из организма хозяина они поглощают через покровы тела.
Основная функция дыхательной системы – обеспечение газообмена между организмом и окружающей средой. Кроме того, органы дыхательной системы принимают участие в выделении конченых продуктов обмена веществ и теплорегуляции.
У обитателей водоемов (рыбы, ракообразные и т.д.) органы дыхания – жабры – тонкостенные выросты, обеспечивающие дыхание кислородом, растворенным в воде. За некоторым исключением (мокрицы) на суше эти органы функционировать не могут. У наземных животных органы дыхания разнообразны: трахеи (насекомые, паукообразные, многоножки), легочные мешки (паукообразные), легкие (земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие).
У некоторых обитателей водоемов (реснитчатые, круглые и малощетинковые черви, мелкие ракообразные, клещи) и почвы (круглые черви) органов дыхания вообще нет, а газообмен осуществляется через покровы тела.
Мочеполовая система состоит из органов выделения и половой системы.
Функцию выведения из организма конечных продуктов обмена веществ выполняют органы выделительной системы. Органы выделения – это специализированные структуры, разнообразные по строению (система выделительных канальцев у разных групп червей, почки моллюсков и позвоночных животных, зеленые железы ракообразных, выделительные сосуды наземных членистоногих) и т.д. Кроме этих специализированных органов в выделении конечных продуктов могут принимать участие и другие образования (потовые, сальные железы, жировое тело насекомых и т.д.) Органы выделения обеспечивают также поддержание в организме стабильности его внутренней среды.
Половая система животных выполняет функцию размножения, благодаря чему обеспечивается бесперебойная последовательность поколений отдельных видов и вообще жизни на нашей планете. К половой системе животных принадлежат половые железы, образующие половые клетки, и протоки, через которые они выводятся.
Сердечнососудистая система состоит из кровеносных сосудов (кровеносная система) и центрального пульсирующего органа – сердца. У некоторых организмов (ланцетники, кольчатые черви) функцию сердца выполняют сосуды, стенки которых имеют хорошо развитую мускулатуру. Эта система обеспечивает транспорт и перераспределение питательных веществ, газов, биологически активных соединений, конечных продуктов обмена веществ. Вместе с лимфатической системой, и межклеточной жидкостью обеспечивает поддержание постоянства внутренней среды. Кровеносная система может быть замкнутой и незамкнутой. Если кровь течет только по системе кровеносных сосудов и не попадает в полость тела, такая кровеносная система называется замкнутой (кольчатые черви, большая часть хордовых). Если же сосуды открываются в полость тела и часть своего пути кровь осуществляет в промежутках между органами, такую кровеносную систему называют незамкнутой (моллюски, некоторые членистоногие). При этом кровь смешивается с полостной жидкостью.
Регулируют жизненные функции организмов животных в целом, а также отдельных его органов и систем, согласуют их деятельность, поддерживают постоянство организма нервная, иммунная системы и железы внутренней секреции. Эти системы тесно связаны между собой и влияют друг на друга.
Нервная система регулирует жизненные функции организма с помощью нервных импульсов, имеющих электрическую природу. Нервные импульсы передаются от рецепторов к определенным центрам центральной нервной системы. Там происходит их анализ и синтез. От этих центров нервные импульсы поступают к рабочим органам, изменяя определенным образом их деятельность. Существуют разные типы нервных систем: диффузная (кишечнополостные), брюшная нервная цепь (насекомые), трубчатая (земноводные), центральная, периферическая, вегетативная (человек) и т.д.
Благодаря нервной системе, животные способны быстро воспринимать изменения во внешней и внутренней среде и быстро на них реагировать. Реакция организма на раздражители внутренней и внешней среды, происходящие с участием нервной системы, называется рефлексом. Рефлексы бывают условные (приобретенные) и безусловные (врожденные). Итак, нервной системе присущ рефлекторный принцип деятельности. В основе сложной аналитико-синтетической деятельности нервных центров лежат сложные процессы возникновения нервного возбуждения и его торможения. Именно на этих процессах основывается нервная деятельность человека и определенных групп животных, которая обеспечивает совершенное приспособление к изменению условий окружающей среды.
Ведущая роль в регуляции жизненных функций животных принадлежит системе желез внутренней секреции. Эти железы развиты у большинства групп многоклеточных животных. Поскольку отдельные железы внутренней секреции не связаны между собой пространственно, согласованность их работы обеспечивает нервная регуляция, или гормоны, вырабатываемые одними железами, а влияющими на работу других. В свою очередь, гормоны влияют на деятельность нервной системы.
Особое место в регуляции функций организма животных принадлежит нейрогормонам – биологически активным веществам, вырабатывающимся клетками нервной ткани. Такие клетки обнаружены у всех животных, имеющих нервную систему. Нейрогормоны поступают в кровь, межклеточную или спинномозговую жидкость, и транспортируются к тем органам, работу которых они регулируют.
У позвоночных животных существует тесная связь между гипоталамусом (структура промежуточного мозга) и гипофизом (железа внутренней секреции, связанная с промежуточным мозгом). Вместе они создают гипоталамо-гипофизарную систему. Ее функции состоят в поступлении синтезированных клетками гипоталамуса нейрогормонов по кровеносным сосудам в переднюю часть гипофиза. Там они стимулируют или тормозят выработку определенных гормонов, влияющих на деятельность других желез внутренней секреции. Основное биологическое значение гипоталамо-гипофизарной системы состоит в осуществлении совершенной регуляции вегетативных функций организма и процессов размножения. Благодаря этой системе, работа желез внутренней секреции может быстро изменяться под влиянием раздражителей окружающей среды, воспринимаемых органами чувств и обрабатываемых в нервных центрах.
Регуляция жизненных функций организма животных возможна не только с помощью гормонов и нейрогормонов, но и других биологически активных веществ. Например, концентрация углекислого газа в крови влияет на деятельность дыхательного центра головного мозга наземных позвоночных животных, а концентрация ионов кальция и калия – на работу сердца.
Важную роль в обеспечении жизнедеятельности организма животных играет иммунная система. Иммунитет — способность организма защищать собственную целостность, обеспечивать невосприимчивость к возбудителям определенных заболеваний. В образовании иммунных реакций принимают участие специфические и неспецифические механизмы. К неспецифически м механизмам иммунитета принадлежит барьерная функция эпителия кожи и слизистых оболочек внутренних органов, бактерицидное действие некоторых ферментов слюны, слезных желез, кислот. Эту функцию выполняют также клетки разных тканей, способные обезвреживать чужеродные для данного организма частички и микроорганизмы.
Специфические механизмы иммунитета обеспечиваются иммунной системой, которая узнает и обезвреживает антигены. Антигены – это химические соединения, вырабатываемые клетками или входящие в состав их структур и воспринимаемые организмом как чужеродные, вызывая иммунный ответ с его стороны.
В состав иммунной системы позвоночных животных и человека входят вилочковая железа, красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенка и т.д., а также определенные группы лейкоцитов, циркулирующие по кровеносным и лимфатическим сосудам.
Иммунная система обеспечивает гуморальный и клеточный иммунитет. Гуморальный иммунитет связан с выработкой антител, которые связывают определенные антигены и таким образом их обезвреживают. Клеточный иммунитет связан с повышением концентрации определенных групп лейкоцитов, способных захватывать благодаря фагоцитозу болезнетворные микроорганизмы, вирусов или посторонние частички и обезвреживать их.
Иммунитет бывает врожденный, то есть обусловленный наследственными факторами, или готовыми антителами, и приобретенным – формируется вследствие контакта организма с паразитами и антителами.
