Здоровье Люди, рожденные под этим знаком, в большинстве своем очень выносливые, с высокой сопротивляемостью болезням и огромным инстинктом самосохранения.Астроанатомически этот знак отвечает за колени и прилегающие к ним области - нижнюю часть бедер и верхнюю часть

Здоровье Водолей - это классический тип бегуна на дальние дистанции. С точки зрения анатомии этот знак отвечает за сосуды, связки, сухожилия, зрение. Проецируется он на голени и лодыжки, что отражает его способность к тем видам деятельности, где требуются в первую очередь

Здоровье Знак Рыб имеет астрологическую проекцию на ступни ног, где расположено максимальное количество активных точек, связанных со всеми органами тела. По рисунку на ступнях можно сделать раннюю диагностику заболевания, хотя именно ступни - наиболее скрытая от глаз

Здоровье кожи - здоровье человека Кожные покровы каждого человека представляют собой, по сути, границу, отделяющую внешнюю среду ото всего, что составляет наш организм. Продолжая известную поэтическую аналогию, если глаза человека - это зеркало его души, то кожа служит

Наиболее сложные вопросы преподавания раздела «Человек и его здоровье»

Предлагаемый курс предполагает изучение наиболее сложных вопросов раздела «Человек и его здоровье», затрагивающих физиологические механизмы функционирования организма человека в целом и отдельных его структур (клеток, тканей, органов).

Цель курса – дать педагогу современные знания о закономерностях функционирования организма человека, показать их роль и место в учебном процессе в соответствии с образовательными стандартами, материалами ЕГЭ, учебниками биологии нового поколения. Содержание курса носит не только теоретический, но и практико-ориентированный характер, расширяющий возможности использования материалов образовательной программы для внедрения новых педагогических технологий.

Основные задачи, решаемые в ходе изучения учебного курса:

раскрытие и углубление наиболее сложных анатомо-физиологических понятий;
ознакомление с образовательными стандартами, программами и существующими учебниками по разделу «Человек и его здоровье» и их анализ;
освоение методики преподавания сложных вопросов раздела на уроке и во внеурочной деятельности;
применение новых педагогических технологий.

Интегрированный подход, предложенный авторами, обусловливает широкие возможности применения практически всех учебников по данной тематике, допущенных Министерством образования и науки РФ. Существенная роль отводится формированию педагогических умений проектирования учебного процесса в зависимости от материально-технической оснащенности кабинета и интересов школьников.

Материалы учебного курса могут использоваться на уроке и во внеурочной деятельности, для подготовки учащихся к ЕГЭ, олимпиадам по биологии и экологии. Новизна данного учебного курса заключается в ориентации на современные формы организации педагогического процесса, примеры которых даны во всех лекциях.

Учебный план курса

Лекция 1
Регуляторные системы организма

В настоящее время в науке сформировались представления о том, что основные процессы жизнедеятельности сложно устроенных многоклеточных организмов, в том числе человека, поддерживаются за счет трех регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.

Каждый многоклеточный организм развивается из одной клетки – оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Сначала зигота делится и образует подобные себе клетки. С определенного этапа начинается дифференцировка. В итоге из зиготы образуются триллионы клеток, имеющих разные формы и функции, но составляющие единый, целостный организм. Многоклеточный организм может существовать как единое целое благодаря информации, заложенной в генотипе (набор генов, получаемых потомками от родителей). Генотип является основой наследственных признаков и программы развития. На протяжении индивидуальной жизни контроль над генетическим постоянством организма обеспечивает иммунная система. Согласование деятельности различных органов и систем, а также приспособление к изменяющимся условиям среды являются функциями нервной и гуморальной систем.

Филогенетически наиболее древней является гуморальная регуляция. Она обеспечивает взаимосвязь клеток и органов у примитивно устроенных организмов, не имеющих нервной системы. Основными регуляторными веществами в этом случае являются продукты обмена веществ – метаболиты. Такой способ регуляции называется гуморально-метаболическим . Он, как и другие виды гуморальной регуляции, основан на принципе «всем-всем-всем». Выделяющиеся вещества распространяются по всему организму и изменяют деятельность систем жизнеобеспечения.

В процессе эволюционного развития появляется нервная система, и гуморальная регуляция все более подчиняется нервной. Нервная регуляция функций является более совершенной. В ее основе лежит сигнализация по принципу «письмо с адресом». По нервным волокнам биологически важная информация достигает определенного органа. Развитие нервной регуляции не устраняет более древнюю – гуморальную. Нервная и гуморальная системы объединяются в нейрогуморальную систему регуляции функций. У высокоразвитых живых организмов появляется специализированная система – эндокринная. Эндокринная система использует для передачи сигналов от одних клеток другим специальные химические вещества – гормоны. Гормоны – биологически активные вещества, которые с током крови разносятся к различным органам и регулируют их работу. Действие гормонов проявляется на уровне клеток. Некоторые гормоны (адреналин, инсулин, глюкагон, гормоны гипофиза) связываются с рецепторами на поверхности клеток-мишеней, активируют реакции, происходящие в клетке, и изменяют физиологические процессы. Другие гормоны (гормоны коры надпочечников, половые гормоны, тироксин) проникают внутрь клеточного ядра, связываются с участком молекулы ДНК, «включая» определенные гены. В результате этого «запускается» образование иРНК и синтез белков, изменяющих функции клетки. Гормоны, проникающие в ядро, запускают «программы» работы клеток, поэтому они ответственны за их общую дифференцировку, формирование половых различий, многие поведенческие реакции.

Эволюция нейрогуморальной регуляции функций происходила следующим образом.

Метаболическая регуляция – за счет продуктов внутриклеточного обмена веществ (простейшие, губки).
Нервная регуляция – появляется у кишечнополостных.
Нейрогуморальная регуляция. У некоторых беспозвоночных появляются нейросекреторные клетки – нервные клетки, способные вырабатывать биологически активные вещества.
Эндокринная регуляция. У членистоногих и позвоночных дополнительно к нервной и простейшей гуморальной (за счет метаболитов) регуляции присоединяется эндокринная регуляция функций.

Выделяют следующие функции регуляторных систем.

Нервная система.

Регуляция и координация всех органов и систем, поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз), объединение организма в единое целое.
Взаимосвязь организма с окружающей средой и приспособление к изменяющимся условиям среды (адаптация).

Эндокринная система.

Физическое, половое и умственное развитие.
Поддержание функций организма на постоянном уровне (гомеостаз).
Приспособление организма к изменяющимся условиям среды (адаптация).

Иммунная система.

Контроль над генетическим постоянством внутренней среды организма.

Иммунная и нейроэндокринная системы образуют единый информационный комплекс и общаются на одном химическом языке. Многие биологически активные вещества (например, вещества гипоталамуса, гормоны гипофиза, эндорфины и др.) синтезируются не только в гипоталамусе и гипофизе, но и в клетках иммунной системы. Благодаря единому биохимическому языку регуляторные системы тесно взаимодействуют между собой. Так, β-эндорфин, высвобождаемый лимфоцитами, действует на болевые рецепторы и уменьшает чувство боли. На иммунных клетках имеются рецепторы, взаимодействующие с пептидами гипоталамуса и гипофиза. Некоторые вещества, секретируемые в иммунной системе (в частности, интерфероны) взаимодействуют со специфическими рецепторами на нейронах гипоталамуса, тем самым регулируя выделение гормонов гипофиза.

На уровне физиологических реакций организма взаимодействие регуляторных систем проявляется при развитии стресса. Последствия стресса выражаются в нарушении функций регуляторных систем и контролируемых ими процессов. Действие стрессоров воспринимается высшими отделами нервной системы (кора больших полушарий, промежуточный мозг) и имеет два выхода, реализуемые через гипоталамус:

1) в гипоталамусе находятся высшие вегетативные нервные центры, регулирующие через симпатический и парасимпатический отделы деятельность всех внутренних органов;

2) гипоталамус контролирует работу эндокринных желез, снижающих функциональную активность иммунной системы, в том числе надпочечников, вырабатывающих стресс-гормоны.

В настоящее время доказана роль стресса в развитии язвенных поражений слизистой оболочки желудка, гипертонической болезни, атеросклероза, нарушений функций и структуры сердца, иммунодефицитных состояний, злокачественных опухолей и др.

Возможные исходы стресс-реакции представлены на схеме 1.

Схема 1

На сегодняшний день связи между нервной и эндокринной системами, примером которых может быть гипоталамо-гипофизарная система, хорошо изучены.

Гипофиз, или нижний мозговой придаток, расположен под гипоталамусом в выемке костей черепа, называемой турецким седлом, и соединяется с ним через специальную ножку. Масса гипофиза у человека небольшая, около 500 мг, размер – не больше средней вишни. Гипофиз состоит из трех долей – передней, средней и задней. Передняя и средняя доли объединяются в аденогипофиз, а задняя доля иначе называется нейрогипофизом.

Активность аденогипофиза находится под непосредственным контролем гипоталамуса. В гипоталамусе вырабатываются биологически активные вещества (гипоталамические гормоны, рилизинг-факторы), которые с током крови поступают к гипофизу и стимулируют или тормозят образование гипофизарных тропных гормонов. Тропные гормоны гипофиза регулируют деятельность других желез внутренней секреции. К ним относятся: кортикотропин, регулирующий секреторную активность коры надпочечников; тиротропин, регулирующий деятельность щитовидной железы; лактотропин (пролактин), стимулирующий образование молока в молочных железах; соматотропин, регулирующий процессы роста; лютропин и фоллитропин, стимулирующие активность половых желез; меланотропин, регулирующий активность пигментсодержащих клеток кожи и сетчатки глаза.

Задняя доля гипофиза связана с гипоталамусом аксонными связями, т.е. аксоны нейросекреторных клеток гипоталамуса заканчиваются на клетках гипофиза. Гормоны, синтезированные в гипоталамусе, по аксонам транспортируются к гипофизу, а из гипофиза поступают в кровь и доставляются к органам-мишеням. Гормонами нейрогипофиза являются антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, и окситоцин. АДГ регулирует функцию почек, обеспечивая концентрирование мочи, и повышает кровяное давление. Окситоцин в больших количествах выбрасывается в кровь в женском организме в конце беременности, обеспечивая роды.

Как было указано выше, большая часть нейроэндокринных регуляторных реакций обеспечивает гомеостаз и адаптацию организма.

Гомеостаз, или гомеостазис (от homoios – подобный и stasis – стояние) – динамическое равновесие организма, поддерживаемое регуляторными системами за счет постоянного возобновления структур, вещественно-энергетического состава и состояния.

Учение о гомеостазе было создано К.Бернаром. Изучая углеводный обмен у животных, К.Бернар обратил внимание на то, что концентрация в крови глюкозы (важнейшего источника энергии для организма) колеблется очень незначительно, в пределах 0,1%. При увеличении содержания глюкозы организм начинает «задыхаться в дыму» недоокис-ленных углеводов, при недостатке – возникает энергетический голод. В обоих случаях наступает резкая слабость и помрачение сознания. В этом частном факте К.Бернар увидел общую закономерность: постоянство внутренней среды есть условие свободной независимой жизни. Термин «гомеостаз» ввел в науку У.Кэннон. Он понимал под гомеостазом устойчивость и согласованность всех физиологических процессов.

В настоящее время термин «гомеостаз» относится не только к регулируемым параметрам, но и к механизмам регуляции. Реакции, обеспечивающие гомеостаз, могут быть направлены на:

– поддержание определенного уровня стационарного состояния организма или его систем;
– устранение или ограничение действия вредоносных факторов;
– изменение взаимоотношений организма и меняющихся условий среды.

К числу наиболее жестко контролируемых гомеостатических констант организма относят ионный и кислотно-щелочной состав плазмы крови, содержание в артериальной крови глюкозы, кислорода, углекислого газа, температуру тела и др. К пластичным константам – величину кровяного давления, количество форменных элементов крови, объем внеклеточной воды.

Понятие «адаптация» (от adaptatio – приспособлять) имеет общебиологическое и физиологическое значение. С общебиологической точки зрения адаптация – совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, обеспечивающая возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Как физиологическое понятие адаптация означает процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды (природным, производственным, социальным). Адаптация – это все виды приспособительной деятельности на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Различают 2 вида адаптации: генотипическую и фенотипическую.

В результате генотипической адаптации на основе наследственной изменчивости, мутаций и естественного отбора сформировались современные виды животных и растений.

Фенотипическая адаптация – процесс, развивающийся в ходе индивидуальной жизни, в результате которого организм приобретает ранее отсутствовавшую устойчивость к определенному фактору среды. Выделяют два этапа фенотипической адаптации: срочный этап (срочная адаптация) и долговременный этап (долговременная адаптация).

Срочная адаптация возникает непосредственно после начала действия раздражителя и реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся механизмов. Долговременная адаптация возникает постепенно, в результате длительного или многократного действия на организм того или иного фактора среды. Фактически долговременная адаптация развивается на основе многократной реализации срочной адаптации: происходит постепенное накопление определенных изменений, и организм приобретает новое качество и превращается в адаптированный.

Примеры срочной и долговременной адаптации

Адаптация к мышечной деятельности. Бег нетренированного человека происходит при близких к предельным изменениях частоты сердцебиений, легочной вентиляции, максимальной мобилизации резерва гликогена в печени. При этом физическая работа не может быть ни достаточно интенсивной, ни достаточно длительной. При долговременной адаптации к физическим нагрузкам в результате тренировки происходит гипертрофия скелетных мышц и увеличение в них количества митохондрий в 1,5–2 раза, увеличение мощности систем кровообращения и дыхания, повышение активности дыхательных ферментов, гипертрофия нейронов моторных центров и др. При этом может существенно возрастать интенсивность и длительность мышечной деятельности.

Адаптация к условиям гипоксии. Подъем нетренированного человека в горы сопровождается увеличением частоты сердцебиений и минутного объема крови, выброса крови из кровяных депо, за счет чего происходит увеличение доставки кислорода к органам и тканям. На начальных этапах изменений со стороны дыхания не происходит, т.к. в условиях высокогорья в атмосферном воздухе снижено содержание не только кислорода, но и углекислого газа, который является основным стимулятором активности дыхательного центра. При долговременной адаптации к недостатку кислорода повышается чувствительность дыхательного центра к углекислому газу, повышается легочная вентиляция. Это снижает нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Увеличивается синтез гемоглобина и образование эритроцитов в красном костном мозге. Повышается активность дыхательных ферментов тканей. Эти изменения делают организм адаптированным к условиям высокогорья. У людей, хорошо приспособившихся к недостатку кислорода, содержание эритроцитов в крови (до 9 млн/мкл), показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, физическая и умственная работоспособность не отличаются от таковых у горцев.

Возможности и пределы адаптационных реакций человека определяются генотипом и реализуются при условии действия тех или иных факторов среды. Если фактор не подействовал, то адаптация не реализуется. Например, животное, выросшее среди людей, не адаптируется к природной среде. Если человек всю жизнь вел малоподвижный образ жизни, то он не сможет адаптироваться к физическому труду.

Примеры регуляции функций

Нервная регуляция. Примером нервной регуляции может служить регуляция величины кровяного давления. У взрослого человека величина артериального давления поддерживается на определенном уровне: систолическое – 105–120 мм рт.ст., диастолическое – 60–80 мм. рт.ст. После увеличения давления, вызванного разными факторами (например, физической нагрузкой), у здорового человека оно быстро возвращается к норме за счет сигналов, поступающих от сердечного нервного центра продолговатого мозга. Механизм такой реакции представлен на схеме 2.

Схема 2

Гуморальная регуляция. Примером гуморальной регуляции может служить поддержание на определенном уровне содержания глюкозы в крови. Углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь. Содержание глюкозы в крови человека составляет 60–120 мг% (после приема пищи – 110–120 мг%, после умеренного голодания – 60–70 мг%). Глюкоза используется как источник энергии всеми клетками организма. Поступление глюкозы в большинство тканей обеспечивает гормон поджелудочной железы инсулин. Нервные клетки получают глюкозу независимо от инсулина благодаря деятельности глиальных клеток, регулирующей обмен веществ в нейронах. Если в организм поступает избыточное количество глюкозы, она откладывается про запас в виде гликогена печени. При недостатке глюкозы в крови под влиянием гормона поджелудочной железы глюкагона и гормона мозгового слоя надпочечников адреналина происходит расщепление гликогена до глюкозы. Если запасы гликогена истощены, то глюкоза может синтезироваться из жиров и белков при участии гормонов коры надпочечников – глюкокортикоидов. При низких концентрациях глюкозы в крови (ниже 60 мг%) прекращается выработка инсулина и глюкоза в ткани не поступает (сберегается для клеток головного мозга), а в качестве источника энергии используются жиры. При очень высоких концентрациях глюкозы в крови (свыше 150–180 мг%), которые могут быть у людей больных сахарным диабетом, глюкоза выводится с мочой. Такое явление называется глюкозурия. Механизм регуляции содержания глюкозы в крови представлен на схеме 3.

Схема 3

1 – инсулин
2 – глюкагон

Нейрогуморальная регуляция. Примерами нейрогуморальной регуляции могут быть регуляция потребления энергии (пищи) и регуляция глубокой температуры тела.

Регуляция потребления энергии.

Энергия в организм поступает с пищей. Согласно первому закону термодинамики количество потребленной энергии = выполненной работе + теплопродукция + запасенная энергия (жиры и гликоген), т.е. количество химической энергии, содержащейся в пище у взрослого человека, должно быть таким, чтобы покрывать расходы на выполняемую работу (физический и умственный труд) и поддержание температуры тела.

Если количество потребляемой пищи больше необходимого, то происходит увеличение массы тела, если меньше – ее уменьшение. В связи с тем что запасы углеводов в организме ограничены емкостью печени, избыточное количество употребляемых углеводов превращается в жиры и откладывается про запас в подкожной жировой клетчатке. В детском возрасте часть веществ и энергии расходуются на процессы роста.

Потребление пищи регулируется нервными центрами гипоталамуса: центром голода и центром насыщения. При недостатке питательных веществ в крови активируется центр голода, стимулирующий пищепоисковые реакции. После приема пищи сигналы насыщения поступают к центру насыщения, который тормозит активность центра голода (схема 4).

Схема 4

Сигналы к центру насыщения могут поступать от разных рецепторов. К их числу относятся механорецепторы стенки желудка, приходящие в состояние возбуждения после приема пищи; терморецепторы, сигналы от которых поступают вследствие повышения температуры, вызванного специфическим динамическим действием пищи (после приема пищи, особенно белковой, возрастает уровень обмена веществ и соответственно температура тела). Существуют теории, объясняющие потребление пищи химическими сигналами. В частности, центр насыщения начинает посылать тормозные сигналы к центру голода после повышения содержания глюкозы или жироподобных веществ в крови.

Регуляция глубокой температуры тела.

У теплокровных (гомойотермных) животных температура «ядра» тела поддерживается на постоянном уровне. Образование тепла в организме происходит за счет экзотермических реакций в каждой живой клетке. Количество образующегося в органе тепла зависит от интенсивности обмена веществ: в печени – оно наибольшее, в костях – наименьшее. Отдача тепла происходит с поверхности тела за счет физических процессов: теплоизлучения, теплопроведения и испарения жидкости (пота).

Путем теплоизлучения организм теряет тепло в виде инфракрасных лучей. Однако если температура окружающей среды выше температуры тела, то инфракрасное излучение окружающей среды будет поглощаться телом и его температура может возрастать. Если организм контактирует с холодными телами, хорошими проводниками тепла, например холодной водой, сырой холодной землей, камнями, металлами и т.п., то он теряет тепло путем теплопроведения. При этом высок риск переохлаждения.

Если температура окружающей среды выше, чем температура тела, то единственным способом охлаждения остается потоиспарение. В условиях высокой температуры окружающей среды и высокой влажности испарение пота затрудняется и повышается риск перегревания. Повышение теплообразования может происходить за счет мышечной работы, дрожи, повышения интенсивности обмена веществ.

Терморегуляция контролируется нервной и эндокринной системами. Соматический отдел нервной системы обеспечивает такие реакции, препятствующие переохлаждению, как мышечная работа и дрожь. Симпатический отдел вегетативной нервной системы контролирует изменение просвета кровеносных сосудов (при повышении температуры происходит их расширение, при понижении – сужение), потовыделение, недрожательный термогенез (окисление свободных жирных кислот в буром жире), сокращение гладких мышц, поднимающих волосы.

В условиях понижения температуры окружающей среды повышается активность щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы тироксин повышает интенсивность окислительно-восстановительных реакций в клетках. Гормон мозгового слоя надпочечников адреналин также повышает уровень обмена веществ.

Регуляция с участием нервной, эндокринной и иммунной систем. Примером регуляции функции с участием всех регуляторных систем является сон. На сегодняшний день существуют три группы теорий, объясняющих природу сна: нервные, гуморальные и иммунные.

Нервные теории связывают сон с работой нервных центров коры больших полушарий, гипоталамуса и ретикулярной формации ствола головного мозга. Корковая теория сна была предложена И.П. Павловым, который в опытах на животных показал, что во время сна наступает торможение в нейронах коры. Позднее были обнаружены центры, регулирующие чередование сна и бодрствования в гипоталамусе.

Ретикулярная формация ствола мозга, собирая информацию с рецепторных структур организма, поддерживает тонус (бодрствующее состояние коры), т.е. также участвует в регуляции процессов сон–бодрствование. При блокаде ретикулярной формации некоторыми веществами наступает сноподобное состояние.

Гуморальными факторами, регулирующими сон, являются некоторые гормоны. Показано, что при накоплении в крови гормона эпифиза серотонина создаются благоприятные условия для быстрого сна, во время которого происходит обработка информации, полученной человеком во время бодрствования.

Иммунная теория сна получила экспериментальное подтверждение после проверки давно известных фактов о повышенной сонливости людей, больных инфекционными заболеваниями. Оказалось, что вещество мурамил-пептид, которое входит в состав клеточной стенки бактерий, стимулирует образование клетками иммунной системы одного из цитокинов, регулирующих сон. Введение мурамил-пептида животным вызывало у них избыточный сон.

Методическое сопровождение курса

Образовательные стандарты, учебные программы и учебники по разделу «Человек и его здоровье»

Современные образовательные стандарты утверждены приказом Минобразования России № 1089 от 5 марта 2004 г. Согласно стандарту раздел «Человек и его здоровье» изучается в 8-м классе. Однако в ряде школ еще не завершен полностью процесс перехода со стандарта 1998 г., предусматривающего изучение анатомо-физиологических тем в 9-м классе.

Сходством двух названных стандартов является перечень основных предлагаемых тем и рассматриваемых вопросов: организм как единое целое, клетки и ткани организма человека, строение и функционирование систем органов, основные физиологические процессы жизнедеятельности организма, принципы регуляции жизнедеятельности, взаимосвязь с окружающей средой, органы чувств и высшая нервная деятельность, вопросы гигиены и профилактики заболеваний. Эти темы отражены во всех учебниках, допущенных и рекомендованных Министерством образования и науки РФ, но их названия могут быть различными.

Особенностью образовательного стандарта 2004 г. является четкое выделение ступеней образования (начальная, основная 9-летняя, полная 11-летняя) и уровней обучения для старшей школы (базовый и профильный). В стандарте освещены основные цели обучения для ступеней и уровней, обязательный минимум содержания основных образовательных программ, требования к уровню подготовки учащихся.

Первый блок требований включает перечень тем, понятий и проблем, которые должны знать (понимать) школьники, они сгруппированы по рубрикам: основные положения, строение биологических объектов, сущность процессов и явлений, современная биологическая терминология и символика. Второй блок включает в себя умения школьников: объяснять, устанавливать взаимосвязи, решать задачи, составлять схемы, описывать объекты, выявлять, исследовать, сравнивать, анализировать и оценивать, осуществлять самостоятельный поиск информации. Третий блок предусматривает требования к использованию приобретенных знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни: оформление результатов, оказание первой помощи, соблюдение правил поведения в окружающей среде, определение собственной позиции и оценки этических аспектов биологических проблем.

Содержание образовательных стандартов реализуется в учебной литературе. Учебник – один из основных источников знаний, необходимых как для получения учащимися новой учебной информации, так и для закрепления ими изученного на уроке материала. С помощью учебника решаются основные цели и задачи обучения: обеспечить овладение учащимися различными видами репродуктивной и творческой учебной деятельности на основе усвоения системы биологических знаний и умений теоретического и практического характера, способствовать развитию и воспитанию школьников.

Учебники различаются между собой содержанием, а также структурой, объемом учебной информации, методическим аппаратом. Однако обязательным требованием к каждому учебнику является соответствие его содержания федеральному компоненту государственного стандарта общего среднего образования по биологии. В настоящее время учебник представляет собой сложную информационную систему, вокруг которой сгруппированы другие средства обучения (аудиокассеты, компьютерная поддержка, интернет-ресурсы, тетради на печатной основе, раздаточный материал и др.), иначе называемые учебно-методическим комплектом (УМК).

Дадим краткую характеристику линий учебников, рекомендованных (допущенных) к использованию в образовательном процессе в общеобразовательных учреждениях. Отметим, что большинство учебников объединены в линии, содержание которых отражено в авторских учебных программах, имеющих содержательные и методические отличия в изложении учебного материала. Единая линия учебников обеспечивает преемственность биологического образования, общность подходов к отбору учебного материала, разработанную методическую систему формирования и развития знаний и умений.

Вариативные учебники по разделу «Человек и его здоровье» могут различаться последовательностью тем, глубиной их освещения, стилем изложения, объемом лабораторного практикума, вопросами и заданиями, методическими рубриками и др.

Практически все предлагаемые учебные программы имеют концентрическое построение, т.е. основное 9-летнее образование завершается изучением раздела «Общая биология». В каждой программе выделяется ведущая идея, которая последовательно реализуется в учебных книгах по разным разделам курса биологии.

Для учебников , разработанных под редакцией Н.И. Сонина , это функциональный подход, т.е. приоритетность знаний о процессах жизнедеятельности организмов, составляющих основу практической направленности содержания, а также отражение современных достижений биологической науки (Сонин Н.И., Сапин М.Р. «Биология. Человек»).

Главными идеями линии учебников , разработанных коллективом авторов под редакцией В.В. Па сечника , можно считать биоцентризм, усиление практической направленности и приоритет развивающей функции обучения (Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. «Биология. Человек»).

В линии , созданной под редакцией И.Н. Пономаревой , при сохранении традиционной структуры разделов главными концептуальными идеями УМК являются разноуровневый и эколого-эволюционный подход к определению содержания, а учебный материал излагается по принципу от общего к частному (Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. «Биология. Человек»).

Отличительная черта всех учебников линии , созданной под руководством Д.И. Трайтака , – это практико-ориентированная направленность, реализуемая через тексты учебника, разнообразный практикум и иллюстративный материал (Рохлов В.С., Трофимов С.Б.

Отбор содержания учебного материала в линии , разработанной под руководством А.И. Никишова , направлен на развитие познавательных способностей школьников. При отборе и структурировании содержания применен современный методический аппарат, предусматривающий двухуровневую организацию текста, что дает возможность осуществлять дифференциацию обучения (Любимова З.В., Маринова К.В. «Биология. Человек и его здоровье»).

Кроме завершенных линий учебников существуют новые, пока еще не завершенные линии. Учебные книги, включенные в рекомендуемый федеральный перечень, соответствуют современным образовательным стандартам.

Вопросы и задания

1. Дайте определение понятиям: адаптация, гипоталамо-гипофизарная система, гомеостаз.

2. Сравните процессы регуляции, контролирующие функции организма (см. таблицу).

3. Составьте краткое сообщение

5.1. Ткани. Строение и жизнедеятельность органов и систем органов: пищеварения, дыхания, кровообращения, лимфатической системы.

5.1.1. Анатомия и физиология человека. Ткани.

5.1.2. Строение и функции пищеварительной системы.

5.1.3.Строение и функции дыхательной системы.

5.1.4. Строение и функции выделительной системы.

5.2. Строение и жизнедеятельность органов и систем органов: опорно-двигательной, покровной, кровообращения, лимфообращения. Размножение и развитие человека.

5.2.1. Строение и функции опорно-двигательной системы.

5.2.2.Кожа, ее строение и функции.

5.2.3. Строение и функции системы органов кровообращения и лимфообращения.

5.2.4. Размножение и развитие организма человека.

5.3. Внутренняя среда организма человека. Группы крови. Переливание крови. Иммунитет. Обмен веществ и превращение энергии в организме человека. Витамины.

5.3.1. Внутренняя среда организма. Состав и функции крови. Группы крови. Переливание крови. Иммунитет.

5.3.2.Обмен веществ в организме человека.

5.4. Нервная и эндокринная системы. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма как основа его целостности, связи со средой.

5.4.1.Нервная система. Общий план строения. Функции.

5.4.2. Строение и функции центральной нервной системы.

5.4.3. Строение и функции вегетативной нервной системы.

5.4.4. Эндокринная система. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности.

5.5. Анализаторы. Органы чувств, их роль в организме. Строение и функции. Высшая нервная деятельность. Сон, его значение. Сознание, память, эмоции, речь, мышление. Особенности психики человека.

5.5.1 Органы чувств (анализаторы). Строение и функции органов зрения и слуха.

5.5.2.Высшая нервная деятельность. Сон, его значение. Сознание, память, эмоции, речь, мышление. Особенности психики человека.

5.6. Личная и общественная гигиена, здоровый образ жизни. Профилактика инфекционных заболеваний (вирусных, бактериальных, грибковых, вызываемых животными). Предупреждение травматизма, приемы оказания первой помощи. Психическое и физическое здоровье человека. Факторы здоровья (аутотренинг, закаливание, двигательная активность). Факторы риска (стрессы, гиподинамия, переутомление, переохлаждение). Вредные и полезные привычки. Зависимость здоровья человека от состояния кружающей среды. Соблюдение санитарно–гигиенических норм и правил здорового образа жизни.

5.1. Ткани. Строение и жизнедеятельность органов и систем органов: пищеварения, дыхания, кровообращения, лимфатической системы.

5.1.1. Анатомия и физиология человека. Ткани.

5.1.2. Строение и функции пищеварительной системы.

5.1.3.Строение и функции дыхательной системы.

5.1.4. Строение и функции выделительной системы.

Ткани

Ткань представляет собой совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью строения и происхождения, а также выполняемыми функциями.

У человека и животных выделяют четыре основных типа тканей: эпителиальную, мышечную, нервную и соединительную.

Эпителиальная ткань, или эпителий (рис. 5.1), покрывает тело, выстилает все полости внутренних органов и образует различные же­лезы. Она выполняет защитную, дыхательную, всасывающую, выде­лительную, секреторную и другие функции. Клетки эпителиальной ткани плотно прилегают друг к другу, межклеточного вещества в ней немного или нет совсем, и ее обязательно подстилает соединительная ткань.

По расположению и выполняемым функциям эпителии делят на железистые и поверхност­ные. Железистые эпителии являются основой желез внутренней и внешней секреций, например, слезных, слюнных, щитовидной и др. Они способны вырабатывать разнообразные продукты - се­креты, например слезную жидкость, пищеварительные ферменты и гормоны.

Поверхностные эпителии по количеству слоев клеток подразделяют на однослойные и много­слойные, а по форме клеток - на плоские, кубические, призматические, реснитчатые и т. д. Многослойные эпителии относят также к ороговевающим и неороговевающим. Так, многослой­ный плоский ороговевающий эпителий покрывает наше тело и называется эпидермисом кожи, а неороговевающий выстилает, например, ротовую полость.

Соединительная ткань заполняет все промежутки между органами и другими тканями и со­ставляет более 50% массы тела человека (рис. 5.2). Отличительной особенностью ее строения является наличие большого количества межклеточного вещества и значительное разнообразие клеточных элементов. Межклеточное вещество соединительной ткани состоит из коллагеновых и эластических белковых волокон, а также аморфного вещества. Этот тип ткани выполняет в ор­ганизме питательную, транспортную, защитную, опорную, пластическую и структурообразова- тельную функции.

Соединительную ткань ранее делили на собственно соединительные ткани, скелетные и пи­тательные, или трофические (кровь и лимфу), однако по современным классификациям кровь и лимфу выделяют в отдельный тип тканей.

К собственно соединительным тканям относят плотные волокнистые ткани сухожилий и свя­зок, волокнистую соединительную ткань, а также ретикулярную и жировую ткани. В межкле­точном веществе плотной волокнистой ткани преобладают коллагеновые и эластические волокна, из нее состоят связки и сухожилия. В рыхлой волокнистой соединительной ткани преобладает аморфное вещество, она сопровождает сосуды, образует дерму и некоторые органы. Ретикулярная ткань образует своеобразную сетку из волокон и отростчатых клеток в красном костном мозге, се­лезенке, лимфатических узлах и др. Она играет важную роль в процессе кроветворения. Жировая ткань образована жировыми клетками и составляет подкожную жировую клетчатку и прослойки между внутренними органами.

Скелетные соединительные ткани представлены костной и хрящевой. Из первой образованы кости скелета и ткани зуба. Межклеточное вещество костной ткани содержит до 70% минераль­ных солей, особенно фосфата кальция, придающего ей прочность, около 20 % воды и белки. Клет­ки этой ткани - остеоциты - замурованы в пластинках межклеточного вещества и соединяют­ся друг с другом отростками.

Хрящевая ткань соединяет кости скелета, образует суставные поверхности, формирует дыха­тельные пути, ушную раковину, крылья носа и т. д. Ее межклеточное вещество сильно оводнено, в нем преобладают коллагеновые волокна. Основными клетками хрящевой ткани являются хон- дроциты, они расположены группами в межклеточном веществе.

Мышечная ткань - тип ткани, отличительной особенностью которой является возбудимость и сократимость.

Сокращение мышечной ткани обусловлено взаимодействием актиновых и миозиновых микро­нитей. Элементы мышечной ткани обычно имеют вытянутую форму. Они обеспечивают движение организма человека и сокращение стенок внутренних органов и принимают участие в осущест­влении некоторых важнейших функций жизнедеятельности. Мышечные ткани организма делят на гладкие и поперечнополосатые. К поперечнополосатым относят скелетную и сердечную мы­шечные ткани. Исчерченность поперечнополосатой мышечной ткани обусловлена наложением чередующихся актиновых и миозиновых микронитей.

Клетки гладкой мышечной ткани - миоциты - имеют верете- новидную форму и единственное палочковидное ядро (рис. 5.3). Со­кращения миоцитов ритмичны и не зависят от сознания человека, поэтому данную ткань называют еще непроизвольной. Этот вид тка­ни залегает в стенках внутренних мышечных органов, таких как пищевод, желудок, мочевой пузырь, артерии и др.

Единицами строения поперечнополосатой скелетной мышечной ткани являются многоядерные мышечные волокна с характерной ис- черченностью. Этой тканью образованы скелетные и мимические мышцы, мышцы рта, языка, гортани, верхней части пищевода и диа­фрагма.

Поперечнополосатая сердечная мышечная ткань состоит из ис­черченных мышечных клеток - кардиомиоцитов - с одним-двумя ядрами (рис. 5.4). Благодаря особым клеточным контактам она спо­собна сокращаться одновременно. Поперечнополосатая сердечная ткань образует средний слой стенки сердца - миокард.

Нервная ткань обеспечивает интеграцию частей организма в единое целое, регуляцию и координацию их деятельности, взаи­модействие организма с окружающей средой, а у человека - еще и мышление, сознание и речь. Основными свойствами нервной ткани являются возбудимость и проводимость. Клетки нервной ткани плот­но прилегают друг к другу. Основным видом клеток нервной ткани являются нейроны, способные к возбуждению (образованию нервных импульсов) и его проведению (рис. 5.5).

Нейроны состоят из тела и отростков. Отростки, по которым нерв­ный импульс приходит в нейрон, называются дендритами, а пере­дающие его другим клеткам - аксонами.

Передача информации в виде нервного импульса от одного ней­рона к другому или на другие клетки происходит через особый вид клеточных контактов - щелевидные синапсы (рис. 5.6). Передаю­щий импульс нейрон выделяет путем экзоцитоза специального ве­щества - медиатора, которое воспринимается следующей клеткой и вызывает ее реакцию (возбуждение или торможение). Соответствен­но, в зависимости от характера действия синапсы делят на возбужда­ющие и тормозные. Некоторые нервные клетки способны выделять гормоны и в кровоток, их называют нейросекреторными.

Питание, защита и изоляция нейронов друг от друга являются функциями клеток нейроглии, которая заполняет все промежутки между нейронами.

Нервная ткань является основным структурно-функциональным элементом нервной системы, образует головной и спинной мозг, а также нервы и нервные узлы.

Строение и жизнедеятельность органов системы пищеварения

Пищеварением называют совокупность процессов механического измельчения и химического расщепления пищи, которое делает ее компоненты пригодными для всасывания и использова­ния в процессе обмена веществ. Эту функцию выполняет система пищеварения. Кроме того, она обеспечивает также удаление непереваренных остатков пищи, выделение токсичных продуктов обмена веществ и поддержание иммунитета.

Пищеварительная система человека образована пищеварительным каналом и сопутствую­щими железами. Общая длина пищеварительного канала составляет 8-10 м, он делится на три отдела: передний, средний и задний. В переднем отделе осуществляется в основном механическая обработка пищи, в среднем - химическое расщепление, всасывание и формирование каловых масс, а в заднем они накапливаются и время от времени удаляются. Передний отдел состоит из ротовой полости, глотки и пищевода, средний включает в себя желудок, тонкий и толстый кишеч­ник, а задний представлен частью прямой кишки (рис. 5.7).

Ротовая полость подразделяется на преддверие рта, или пред- ротовую полость, и собственно ротовую полость. Спереди преддве­рие рта ограничено щеками и губами, а сзади - зубами. В него ведет ротовое отверстие. Губы и щеки представляют собой склад­ки кожи с мышечной подстилкой из круговой мышцы рта и щеч­ных мышц. Губы обеспечивают восприятие температуры и конси­стенции пищи.

У ребенка насчитывается 20 молочных зубов, а у взрослого человека - 32 постоянных. Процесс смены зубов завершается к 12-14 годам.

Постоянный зуб имеет коронку, шейку и корни (рис. 5.8).

Ко­ронка покрыта эмалью, а корни - цементом, под ними залегает слой костной ткани - дентина. Середину зуба занимает пульпа, в которой располагаются кровеносные сосуды, обеспечивающие питание тканей зуба, и нервные окончания.

На каждой челюсти у взрослого человека расположены по 4 резца, 2 клыка, 4 малых коренных и 6 больших коренных зуба. Последние коренные зубы называют «зубами мудрости», так как они вырастают позднее всего, к 20-25 годам.

С помощью зубов пища разделяется на куски, измельчается и пережевывается.

Наиболее распространенным заболеванием зубов является ка­риес, который вызывается бактериями, обитающими в ротовой полости. Эти бактерии выделяют кислоту, разрушающую эмаль зубов. В немалой степени кариесу способствует употребление горя­чей и холодной пищи. Кариес может вызвать развитие заболева­ний как пищеварительной системы, так и других систем органов.

Собственно ротовая полость спереди и по бокам ограничена зу­бами, сверху - твердым и мягким небом, а снизу - диафрагмой рта, на которой лежит язык. В нее, как и в преддверие рта, от­крываются слюнные железы.

У человека имеется три пары крупных слюнных желез - око­лоушные, подъязычные и поднижнечелюстные, а также много­численные мелкие железки щек, языка и неба. Они вырабатывают слюну, содержащую около 99 % воды и растворенные в ней мине­ральные соли и белки. Немаловажную роль среди белков слюны играют ферменты амилаза и птиалин, начинающие расщепление углеводов-полисахаридов, а также лизоцим, который обеззаражи­вает пищу. Кроме того, значение слюны в пищеварении заклю­чается также в смачивании пищи и склеивании ее частиц, что облегчает пережевывание, формирование пищевого комка и гло­тание. Для нормального функционирования компонентов слюны необходима щелочная среда (рН > 7,0).

Язык - это мышечный орган, прикрепленный задним концом. Он обеспечивает восприятие вкуса, температуры и консистенции пищи, а также способствует перемешиванию пищи во рту и гло­танию пищевого комка. Попадание пищевого комка на корень языка стимулирует глотательный рефлекс и продвижение пищи через глотку и пищевод в желудок. При этом должен закрыть­ся надгортанник, чтобы она не оказалась в дыхательных путях. Язык вместе с зубами участвует в формировании членораздельной речи (рис. 5.9).

В глубине ротовой полости также размещаются миндалины, выполняющие защитную функ­цию.

Таким образом, в ротовой полости происходит измельчение, смачивание и первичное перева­ривание пищи, а также восприятие ее вкуса.

Глотка является частью пищеварительной трубки, соединяющей ротовую и носовую полости с одной стороны, и пищевод с гортанью - с другой.

Пищевод - это выстланная изнутри эпителием мышечная трубка, по которой пища попадает в желудок. Длина пищевода составляет около 23-25 см. Он начинается в шейной области, про­ходит через грудную полость, диафрагму и впадает в желудок, лежащий в брюшной полости. Пищевод расположен позади трахеи.

Все органы пищеварительной системы, расположенные в брюшной полости - желудок, тон­кий и толстый кишечник, не разбросаны там беспорядочно, а подвешены на брыжейках - тяжах соединительной ткани.

Желудок - полый мышечный орган объемом 1,5-2 л. Стен­ки желудка выстланы эпителием, который выделяет желудочный сок и слизь, предотвращающую переваривание стенок желудка (рис. 5.10).

В состав желудочного сока входят фермент пепсин и соляная кислота. Соляная кислота активирует пепсин и отчасти обеззараживает пищу, а также делает среду в желудке кислой (рН < 7,0). Под действием пепсина происходит расщепление бел­ков до аминокислот. Сокращение стенок желудка обеспечивает перемешивание пищи и ее продвижение в направлении кишечни­ка. В желудке пища задерживается от 2 до 48 часов в зависимости от ее химической природы.

На границе желудка и тонкого кишечника находится сфинк­тер - круговая мышца, не позволяющая пище возвращаться об­ратно, если она поступила в кишечник.

Кишечник у человека делится на тонкий и толстый. Длина тонкого кишечника составляет около 5-6 м, он образован две­надцатиперстной, тощей и подвздошной кишками. В двенадцати­перстную кишку открываются протоки печени и поджелудочной железы.

Стенки тонкого кишечника покрыты многочисленными выро­стами эпителия - ворсинками, а также содержат многочислен­ные кишечные железки, вырабатывающие кишечный сок. В тон­ком кишечнике под действием ферментов сока поджелудочной железы и кишечного сока, выделяемого железистыми клетками стенок, происходит окончательное расщепление углеводов, белков и жиров, а также их всасывание в кровь и лимфу. Для нормаль­ной работы ферментов в тонком кишечнике оптимальной являет­ся щелочная среда (рН > 7,0). Стенки ворсинок кишечника имеют микроворсинки, что способствует значительному увеличению по­верхности всасывания растворенных веществ, которые попадают в кровеносные и лимфатические капилляры, пронизывающие вор­синки изнутри, а затем разносятся по всему организму (рис. 5.11).

Следует отметить, что углеводы и аминокислоты всасываются в кровь и обязательно проходят через печень, тогда как продукты расщепления жиров, поступающие в лимфу, минуют печень.

В толстом кишечнике, образованном слепой, ободочной и прямой кишками, завершается расщепление веществ, проис­ходит обратное всасывание воды и формируются каловые мас­сы (рис. 5.12).

В нем также обитают симбиотические бактерии, которые расщепляют некоторые непереваренные организмом человека вещества, например цел­люлозу, синтезируя витамины (например, группы В) и другие биологически активные вещества, которые затем всасываются в кровь и используются организмом. Каловые массы периодически удаляются из организма путем дефекации.

Слепая кишка имеет червеобразный отросток (аппендикс), который является органом иммун­ной системы. Его воспаление называется аппендицитом.

Печень является самой крупной железой организма, масса которой составляет около 1,5 кг (рис. 5.13).

Она обеспечивает обезвреживание ядовитых веществ, попадающих в кровь, способ­ствует перевариванию пищи, а также выполняет запасающую функцию. Секрет печени называет­ся желчью, он способствует эмульгированию, омылению, расщеплению и всасыванию жиров, а также стимулирует сокращения стенок кишечника. Эмульгированием называется дробление крупных капель жира на более мелкие, что облегчает доступ ферментов к ним. С желчью выделя­ются также продукты распада вредных для организма веществ. В сутки вырабатывается около 1,5-2 л желчи, однако часть ее в отсутствие пищи временно накапливается в желчном пузыре. Кровеносные сосуды, которые оплетают стенки тонкого кишечника, собираются в воротную вену печени. Кровь, принесенная воротной веной, проходит своеобразную очистку, в ходе которой обез­вреживаются ядовитые для организма вещества. Избыток глюкозы в плазме крови задерживается в печени и запасается в виде гликогена, при необходимо­сти высвобождаясь. Регулируется данный процесс гормо­нами поджелудочной железы - инсулином и глюкаго- ном.

Поджелудочная железа (рис. 5.13) относится к желе­зам смешанной секреции, поскольку часть ее клеток вы­деляет в тонкую кишку пищеварительный сок, а другая часть выбрасывает в кровяное русло гормоны инсулин и глюкагон. Сок поджелудочной железы содержит фер­менты, расщепляющие углеводы, белки и жиры, напри­мер амилазу, трипсин и липазу.

Изучением процессов пищеварения и их рефлектор­ного характера занимался великий русский физиолог

И. П. Павлов. В опытах на собаках он доказал, что выработка слюны и желудочного сока - это безусловный рефлекс на запах и вид пищи.

Строение и жизнедеятельность органов системы дыхания

Дыхание является одной из важнейших функций живого организма, которая обеспечивает высвобождение энергии химических связей органических соединений и образование конечных продуктов обмена - углекислого газа и воды. Если без пищи человек может прожить около 30 дней, без воды - 10, то без воздуха - до 6 минут, после чего наступают необратимые измене­ния в головном мозге. В организме человека и ряда животных дыха­ние является многостадийным процессом, в процессе которого воз­дух поступает в легкие, затем его кислород диффундирует в кровь, транспортируется из нее в ткани, проникает в клетки, где, наконец, и происходит непосредственно процесс высвобождения энергии, на­зываемый тканевым дыханием.

Внешнее дыхание, или процесс газообмена между организмом и окружающей средой, целиком зависит от функционирования ды­хательной системы. Кроме того, она играет важную роль в термо­регуляции, осуществлении выделительной и речевой функций. Так, поддержание постоянства температуры тела связано с образованием водяного пара, отделение которого приводит к охлаждению тканей. Обнаружить выделение пара можно даже у спящего или находя­щегося в бессознательном состоянии человека, если поднести к его губам зеркало - оно обязательно запотеет. Когда же человек вхо­дит в холодную воду, происходит задержка дыхания, чтобы сохра­нить температуру тела. Выдыхаемый воздух, помимо углекислого газа и пара, содержит аммиак и другие летучие продукты обмена веществ, а с откашливаемой слизью может выделяться, например, мочевина. Формирование звуков также связано с дыхательной си­стемой, поскольку именно в ней находятся голосовые связки, а в не­которых языках есть даже специальные носовые звуки (рис. 5.14).

Строение дыхательной системы. Дыхательная система человека состоит из дыхательных путей (рис. 5.15) и легких. Дыхательные пути, в свою очередь, подразделяются на носовую полость, носоглот­ку, гортань, трахею и бронхи, разветвляющиеся в легких на много­численные канальцы - бронхиолы.

Носовая полость открывается наружу ноздрями с одной стороны и сообщается с носоглоткой с другой. Она разделена носовой перего­родкой на две симметричные половины - правую и левую, каждая из которых разделена на носовые раковины и ходы. Носовая полость выстлана реснитчатым эпителием с многочисленными железистыми клетками и обильно снабжается кровью. В ней воздух очищается от взвешенных частиц, в том числе возбудителей различных заболе­ваний, увлажняется и приводится к температуре тела (согревается или охлаждается). В верхней части носовой полости расположены обонятельные рецепторы, обеспечивающие восприятие запаха. Но­совая полость сообщается и с околоносовыми пазухами, например гайморовой, участвующими в согревании воздуха и являющимися звуковыми резонаторами, и с носослезным протоком, по которому стекает часть слезной жидкости.

Носоглотка сообщается не только с носовой, но и с ротовой по­лостью, через нее воздух попадает в гортань.

Гортань - воронкообразный соединительнотканный орган, при­крытый хрящевым надгортанником. При попадании пищи на корень языка, когда происходит рефлекторный акт глотания, надгортанник должен закрыться, чтобы пища не попала в дыхательные пути.

Передняя часть гортани сформирована щитовидным хрящом, который у мужчин срастается под острым углом и формирует кадык, или адамово яблоко. В гортани расположены голосовые связки, обеспечивающие вместе с зубами, языком и губами членораздельную речь. У мужчин голосовые связки длиннее, чем у женщин, вследствие чего тембр голоса обыкновенно более низкий.

Трахея спереди защищена хрящевыми полукольцами, а сзади затянута эластичной соедини­тельнотканной перегородкой, что обеспечивает беспрепятственное прохождение пищи по пище­воду, расположенному непосредственно за трахеей. В нижней части трахея разветвляется на два бронха - правый и левый.

Бронхи образованы хрящевыми кольцами. Входя в легкие, они начинают разветвляться на все более мелкие бронхи следующих порядков и бронхиолы, заканчивающиеся пузырьками - альвео­лами, собранными в гроздевидные структуры.

Легкие - парные органы, лежащие в грудной полости, ограниченной грудной клеткой и диа­фрагмой. Ниже левого легкого находится сердце, поэтому левое легкое меньше правого. Легкие человека имеют альвеолярное строение (рис. 5.16). Стенки альвеол выстланы эпителием и густо оплетены капиллярами, они выделяют специальную жидкость, которая способствует газообмену и препятствует спаданию стенок альвеол. В альвеолах воздух отдает крови кислород и обогаща­ется углекислым газом.

Легкие покрыты плеврой, имеющей два листка - наружный и внутренний, между которыми находится плевральная жидкость, уменьшающая силу трения при дыхательных движениях.

Механизм легочной вентиляции. В процессе дыхания вдох осуществляется в такой последова­тельности: сокращаются межреберные мышцы, ребра поднимаются, диафрагма опускается, объем грудной клетки увеличивается, давление в грудной полости падает, что приводит к растяжению легких и втягиванию воздуха в них. Выдох происходит в обратном порядке: межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, ребра опускаются, диафрагма поднимается, объем грудной клетки уменьшается, объем легких сокращается и воздух выталкивается наружу.

Газообмен в тканях. Совершая вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в альвеолах относительно постоянный состав газов. Во вдыхаемом воздухе концентрация кис­лорода повышена, а в выдыхаемом - снижена. Содержание же углекислого газа в выдыхаемом воздухе, наоборот, выше, чем во вдыхаемом.

Состав альвеолярного воздуха отличается и от вдыхаемого, и от выдыхаемого, что объясняет­ся смешиванием воздуха, входящего в легкие или покидающего их, с воздухом, содержащимся в самих дыхательных путях.

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из кро­ви - в легкие путем диффузии через стенки альвеол и кровеносных капилляров. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением газа в воздухе, или его напряжением в растворе. Парциальным давлением газа называют часть общего давления газов, которая опре­деляется данным газом. Разница между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода около 70 мм рт. ст., а для углекис­лого газа - 7 мм рт. ст. Эта разница позволяет обеспечить потребности организма даже во время физической работы и занятий спортом.

Кровь транспортирует кислород от легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким в связанном с гемоглобином эритроцитов состоянии.

Обогащенная кислородом кровь поступает во все органы и ткани организма, где происхо­дит диффузия кислорода в ткани, которая обусловлена разницей напряжения в крови и тканях. В клетках кислород используется в биохимических процессах тканевого дыхания - окислении органических соединений до углекислого газа и воды с образованием АТФ.

Дыхательные и легочные объемы. Вентиляция легких определяется глубиной дыхания (ды­хательный объем) и частотой дыхательных движений. Для исследования характеристик дыхания используют специальные приборы - спирографы, спирометры и др.

Глубина дыхания и его частота зависят от физической нагрузки, степени тренированности, эмоционального состояния, условий окружающей среды и других причин. В покое они невелики (около 500 мл воздуха и 12-18 дыхательных движений в минуту соответственно), тогда как, на­пример, на холоде газообмен усиливается, чем поддерживается постоянство температуры тела. В связи с этим выделяют ряд легочных объемов и емкостей.

1. Дыхательный объем - объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в спокойном состоянии (в среднем около 500 мл).

2. Резервный объем вдоха - дополнительный объем воздуха, который человек может вдохнуть после нормального вдоха (около 1 500 мл).

3. Резервный объем выдоха - объем воздуха, который человек может еще выдохнуть после нор­мального выдоха (около 1 500 мл).

4. Остаточный объем легких - объем воздуха, который остается в легких после самого глубо­кого выдоха (около 1 200 мл).

5. Жизненная емкость легких - это объем воздуха, который можно выдохнуть после самого глубокого вдоха; является суммой дыхательного объема, резервных объемов вдоха и выдоха (3,5-4,7 л).

6. Общая емкость легких - объем воздуха, содержащегося в легких после самого глубокого вдоха: является суммой жизненной емкости и остаточного объема легких (4,7-5 л).

7. Функциональная остаточная емкость - объем воздуха, остающегося в легких после спокой­ного выдоха: сумма резервного объема выдоха и остаточного объема (2,7-2,9 л). Обеспечивает выравнивание колебаний концентраций газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Регуляция дыхания. С одной стороны, «дыхательные» нейроны посылают ритмические им­пульсы к межреберным мышцам и диафрагме, а с другой - чутко реагируют на сигналы, при­ходящие от разнообразных рецепторов. Часть рецепторов расположена в легких и дыхательных путях, реагирует на растяжение. Другие рецепторы находятся в продолговатом мозге и стенках сосудов и реагируют на изменение концентрации углекислого газа, кислорода, рН крови. Вдох вызывается увеличением концентрации углекислого газа в крови, а выдох стимулируется растя­жением стенок дыхательных путей и легких. Несмотря на то, что дыхательный центр расположен в продолговатом мозге, «дыхательные» нейроны расположены и в более высоких отделах нервной системы. В целом дыхание является рефлекторным актом.

На интенсивность дыхания существенное влияние могут оказывать высшие дыхательные цен­тры в коре больших полушарий переднего мозга, а также вегетативная нервная система. Так, ее симпатический отдел способствует учащению дыхания и увеличению глубины дыхания, а пара­симпатический, наоборот, снижает его частоту и глубину.

В гуморальной регуляции дыхания задействован в основном гормон надпочечников - адрена­лин, возрастание концентрации которого способствует увеличению частоты и силы дыхательных движений.

Заболевания дыхательной системы. Так как дыхательная система непосредственно связана с окружающей средой, в нее проникают возбудители многочисленных заболеваний. Наиболее распро­страненными заболеваниями являются насморк, гайморит, фарингит, трахеит, бронхит, пневмония и туберкулез. Одни из них вызываются вирусами, а другие, такие как пневмония и туберкулез, - бактериями. В последнее время заболеваемость туберкулезом приобретает характер эпидемии.

Строение и жизнедеятельность органов выделительной системы

В организме человека выделение осуществляется с помощью выделительной, пищеваритель­ной, дыхательной систем, потовых и сальных желез кожи. Однако ведущую роль в этом процессе жизнедеятельности играет именно выделительная система.

Строение выделительной системы. В состав выделительной системы входят почки, мочеточ­ники, мочевой пузырь и мочеиспускательный канал. Почки - это парные бобовидные органы, лежащие в поясничной области брюшной полости со спинной стороны. На внутренней вогнутой поверхности почки расположены ворота, через которые входят артерии и нервы и выходят вены, лимфатические сосуды и мочеточник (рис. 5.17). Функциями почек являются выведение конеч­ных продуктов обмена веществ в процессе мочеобразования, поддержание водно-солевого баланса, регуляция давления крови и др.

На поперечном срезе почки выделяют корковое и мозговое вещество, а также почечные чашки и почечную лоханку. Функциональной единицей почек является нефрон. В каждой почке распо­ложено до 1 млн нефронов. Нефрон состоит из капсулы Шумлянского-Боумена, охватывающей клубочек капилляров, и канальцев, соединенных петлей Генле. Капсулы нефронов и часть ка­нальцев расположены в корковом веществе, тогда как петля Генле и остальные канальцы пере­ходят в мозговое. Нефрон обильно снабжается кровью: приносящая артериола образует клубочек капилляров в капсуле, они собираются в выносящую артериолу, вновь распадающуюся на сеть капилляров, оплетающих канальцы и только затем собирающихся в вену (рис. 5.18).

Мочеобразование. Процесс образования мочи состоит из трех этапов: клубочковой фильтрации, канальцевой реабсорбции и секреции. В процессе фильтрации из крови в полость капсулы благо­даря разности давлений просачиваются вода и большинство растворенных в ней низкомолекуляр­ных веществ - минеральных солей, глюкозы, аминокислот, мочевины и др. Результатом фильтра­ции является образование слабоконцентрированной первичной мочи. Так как кровь многократно проходит через почки, то в течение суток у человека образуется 150-180 л первичной мочи.

Конечные продукты обмена веществ, например мочевина и аммиак, а также ряд ионов и антибиотиков, могут дополни­тельно выделяться в мочу клетками стенок канальцев - этот процесс называется секрецией.

Сразу же после фильтрации начинается процесс реабсорб­ции - обратного всасывания воды и части растворенных в ней веществ, в частности глюкозы, аминокислот, витаминов и мно­гих ионов. В результате реабсорбции образуется 1-1,5 л вторич­ной мочи в сутки, в которой не должно быть ни глюкозы, ни белков. В основном она содержит продукты распада азотистых соединений - мочевину и аммиак, токсичные для организма.

Мочеиспускание. По канальцам нефронов моча поступает в собирательные трубочки, а оттуда - в почечные чашки и по­чечную лоханку. Из почечной лоханки моча по мочеточникам собирается в мочевой пузырь - полый мышечный орган, вме­щающий до 0,5 л жидкости. Из мочевого пузыря моча периоди­чески удаляется по мочеиспускательному каналу.

Регуляция мочевыделения и мочеиспускания. Мочеиспуска­ние является рефлекторным актом. Центр мочеиспускания на­ходится в крестцовом отделе спинного мозга. Безусловными раздражителями выступают не давление мочи в мочевом пузы­ре, а растяжение его стенок и скорость наполнения.

В немалой степени процессы мочевыделения регулируются гуморально: антидиуретический гормон (вазопрессин) гипофиза и альдостерон коры надпочечников усиливают реабсорбцию.

Заболевания выделительной системы. При нарушении пра­вил личной гигиены существует серьезный риск различных воспалительных заболеваний. Их также могут провоцировать заболевания других органов и применение антибиотиков. Наи­более распространенными заболеваниями выделительной систе­мы являются уретрит (воспаление мочеиспускательного кана­ла), цистит (воспаление мочевого пузыря) и некоторые формы нефрита.

Возможно, будет полезно почитать:

• Патриарх кирилл запретил актеру и священнику ивану охлобыстину служить в церкви Охлобыстин церковный сан ;
• Иван охлобыстин - биография, информация, личная жизнь Почему охлобыстин ушел из священников ;
• Ужин для ребенка 4 лет рецепты меню ;
• Принципы функционирования бюджетной системы РФ ;
• Особенности размещения населения на территории земли Население земли размещается равномерно средняя плотность населения ;
• Тонька-пулеметчица — cтрашная судьба страшного человека Фильм палач тонька пулеметчица реальная история ;
• Как поздравить начальницу с юбилеем? ;
• Российские студенты выиграли чемпионат мира по программированию Вот они, герои ;