Лекционный материал по биологии "Человек"
учебно-методический материал по биологии (8 класс)

Выделительная система.

Строение и функции.

Конечными продуктами расщепления жиров и углеводов являются вода и углекислый газ. При распаде белков, кроме того, выделяется еще и аммиак. В печени аммиак превращается в мочевину. Все эти вещества попадают в кровь и переносятся к почкам и легким, через которые и происходит их удаление из организма.

В выведении продуктов обмена принимает участие и кожа: удаляется часть углекислого газа; потовые железы кожи выводят воду, соли, около 1% мочевины. В кишечник из секретируются желчные пигменты и соли тяжелых металлов.

Главной системой, отвечающей за выведение продуктов метаболизма, является мочевыделительная система. Почки выполняет ряд функций: удаляют ненужные продукты обмена (аммиак, мочевину); выводят из организма «чужеродные» вещества (ядовитые вещества, всосавшиеся в кишечнике, лекарственные препараты); регулируют водно-солевой обмен и pH крови; синтезируют биологически активные вещества, регулирующие кроветворение и кровяное давление, выводят избыток глюкозы из организма.

Выделительная система представлена почками, мочеточниками, мочевым пузырем, мочеиспускательным каналом.

Почки на задней стенке брюшной полости, правая ниже левой на 1 – 1,5 см. Покрыты фиброзной капсулой, в области ворот (место входа в почку сосудов и мочеточника) и на задней стенке жировая ткань.

Расположены почки в задней части брюшной полости (рис. 241), правая ниже левой на 1-1,5 см, так как над ней находится печень.

В почке снаружи расположено корковое вещество толщиной около 4 мм, содержащее почечные тельца нефронов, под ним мозговое вещество, образующее пирамидки, верхушки которых называются сосочками (в среднем 12).

В сосочках собирательные трубочки открываются в малые чашки (8-9 штук), затем вторичная моча попадает в две большие чашки и затем в полость – почечную лоханку.

Кровь попадает в почки из брюшной аорты через почечную артерию, очищенная выводится через почечную вену в нижнюю полую вену.

Основной структурной и функциональной единицей почки является нефрон, в почке около 1 млн. нефронов. В нефроне различают капсулу Боумена-Шумлянского, в которой находится капиллярный клубочек. Капсула продолжается в извитой каналец, впадающий через собирательную трубочку в почечную лоханку. За сутки вся кровь проходит через почки около 300 раз.

В капиллярном клубочке (мальпигиевом тельце) высокое кровяное давление, так как приносящая артериола клубочка почти в два раза больше по диаметру, чем выносящая. Выносящая артериола вновь разветвляется, оплетая капиллярами извитой каналец, затем венозные капилляры собираются в почечную вену.

Образование мочи.

Мочеобразование складывается из трех процессов: фильтрации, реабсорбции, канальцевой секреции. Фильтрация происходит из-за высокого давления в капиллярах мальпигиевых телец. Кровяная плазма без белков попадает в просвет капсулы. Состав фильтрата тот же, что и состав плазмы, за исключение высокомолекулярных белков. За сутки у человека образуется до 180 л фильтрата (первичной мочи).

Реабсорбция происходит в почечных канальцах (рис. 242). Длина канальца может достигать 50 мм, общая длина канальцев почки около 100 км. В норме в канальцах реабсорбируются практически вся глюкоза, все аминокислоты, витамины и гормоны, вода и хлористый натрий. Жидкость, образовавшаяся после реабсорбции, поступает в собирательные трубочки и направляется в почечную лоханку. Под влиянием вазопрессина (антидиуретического гормона) проницаемость собирательных трубочек увеличивается, вода выходит из них, вторичной мочи образуется меньше. Из первичной мочи в сутки образуется только 1 – 1,5 л вторичной мочи, которая выводится из организма.

Секреция. До того, как фильтрат покинет нефрон в виде мочи, в него могут секретироваться различные вещества, например ионы К+, Н+, NH4+ могут выделяться в просвет клеток извитых канальцев и выводиться из организма.

Регуляция мочевыделения.

Нервная регуляция связана с деятельностью автономной нервной системы. Симпатическое влияние приводит к сужению почечных сосудов и усилению реабсорбции – уменьшению мочевыделения, парасимпатическое – наоборот.

При избытке солей в крови происходит повышенное образование гипоталамусом вазопрессина, нейрогипофиз выделяет его в кровь. Происходит усиленная реабсорбция воды и уменьшение мочевыделения. При понижении осмотического давления крови уменьшается секреция вазопрессина и увеличивается диурез. Если выделение АДГ по каким-то причинам прекращается, то резко возрастает диурез. Заболевание называется несахарный диабет.

Гуморальная регуляция связана с деятельность нейрогипофиза и надпочечников. Нейрогипофиз уменьшает мочеобразование с помощью секреции избыточного количества вазопрессина, гормон мозгового вещества надпочечников адреналин так же уменьшает мочевыделение. Кроме этого, поддержание стабильной концентрации ионов натрия в крови контролируется гормоном альдостероном, вырабатываемым корой надпочечников. Альдостерон усиливает реабсорбцию натрия из канальцев, сохраняя его в организме. При этом происходит уменьшение мочевыделения.

Пищеварительная система

Функции органов пищеварения

Для возмещения энергетических затрат, для роста и развития организму человека необходимы различные химические вещества. Эти вещества человек получает с пищей и водой. В пище содержатся высокомолекулярные соединения – белки, жиры, углеводы; вещества, богатые энергией и с различной дальнейшей судьбой. Белки для организма являются основным строительным материалом, они состоят из 20 видов аминокислот, из которых наш организм синтезирует собственные белки. Десять аминокислот являются незаменимыми, и их организм должен получать с пищей. Основная часть углеводов и жиров окисляется, обеспечивая организм энергией. Вместе с пищей в организм должны поступать в достаточном количестве вода, минеральные соли, витамины. Пищевой рацион должен быть полноценным, пищевые продукты, входящие в рацион человека, должны быть растительного и животного происхождения. Механическая и химическая переработка, расщепление и всасывание продуктов расщепления происходит в пищеварительной системе и называется пищеварением.

Химическое расщепление осуществляется ферментами, которые активны при определенных условиях – максимальная активность наблюдается при температуре около 37ºС, различные ферменты работают при разной pH: одни в нейтральной среде (амилаза), другие в кислой (пепсин), третьи в щелочной (трипсин). При изменении условий происходит денатурация ферментов, снижение или потеря каталитической активности. Протеолитические ферменты участвуют в расщеплении белков, липолитические – в расщеплении жиров, гликолитические – в расщеплении углеводов.

Для человека характерны полостное и мембранное пищеварение. Полостное пищеварение происходит в полости пищеварительной системы, мембранное осуществляется ферментами, связанными с мембраной клеток.

Пищеварительная система выполняет четыре основные функции: секреторную, моторную, всасывательную, экскреторную.

Секреторная функция связана с секрецией пищеварительных соков и химическим расщеплением пищи; моторная – с жеванием, глотанием, передвижением пищи, выведением непереваренных остатков. Всасывательная функция связана с всасывание переваренных органических веществ, воды, солей, витаминов; экскреторная – с выведением в просвет кишечника азотистых соединений, солей, воды, ядовитых веществ и других продуктов метаболизма.

Строение пищеварительной системы.

Длина пищеварительного тракта 8-10 м (рис. 234). Стенка состоит из 3 слоев: наружного соединительно-тканного – серозной оболочки, среднего мышечного и внутреннего слизистого. Производными эпителия являются большие (3 пары слюнных желез, печень, поджелудочная железа) и малые пищеварительные железы, находящие в стенках пищеварительного тракта.

Эти железы выделяют в сутки до 8 л пищеварительных соков. В слизистом слое располагаются также скопления лимфатических узелков (пейеровы бляшки), выполняющих защитную функцию.

В пищеварительной системе различают несколько отделов: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. Здесь, как на конвейере, происходит поэтапное пищеварение. Тонкий кишечник – самая длинная часть пищеварительного канала, достигает в длину до 5 м. Начальный отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстная кишка, в которую открываются протоки поджелудочной железы и печени, затем идет тощая кишка и подвздошная. В толстой кишке, длина которой около 1,5 м, различают слепую кишку с аппендиксом, восходящую, поперечную и нисходящую ободочные, сигмовидную и прямую кишку, заканчивающуюся анальным отверстием.

Пищеварение в ротовой полости

Ротовая полость отграничена сверху твердым и мягким небом, сбоку – мышцами щек, снизу – челюстно-подъязычной мышцей. Молочные зубы к 12 годам заменяются постоянными. У взрослого человека в ротовой полости 32 зуба: в каждой челюсти 4 резца, 2 клыка, 4 малых коренных и 6 больших коренных зуба. Количество зубов можно изобразить в виде зубной формулы:

3212 2123

3212 2123

– в числителе показано количество зубов в верхней челюсти, в знаменателе – в нижней челюсти.

Каждый зуб состоит из трех частей: коронки, выступающей в ротовую полость, шейки, прикрытой десной, и корня, находящегося в зубной альвеоле. Зубы состоят из разновидности костной ткани – дентина, снаружи покрыты эмалью, внутри зуба имеется полость, в которой расположена пульпа – рыхлая соединительная ткань, содержащая кровеносные сосуды и нервы. Цемент и связки закрепляют зубы в альвеолах (рис. 235).

С помощью языка пища передвигается при пережевывании, на многочисленных сосочках расположены вкусовые рецепторы. На кончике языка располагаются рецепторы на сладкое, у коня – на горькое, на боковых поверхностях – на кислое и соленое. Язык является органом речи человека.

В ротовую полость открываются три пары крупных слюнных желез: околоушные, подчелюстные и подъязычные. Кроме того, в слизистой рта множество микроскопических слюнных желез – небных, щечных, язычных. В слюне (2л/сутки) содержатся ферменты – амилаза, расщепляющая крахмал до мальтозы и мальтаза, расщепляющая дисахариды до глюкозы. Третий фермент слюны – лизоцим, обладает бактерицидными свойствами. Слизистое белковое вещество муцин участвует в формировании пищевого комка. Среда в ротовой полости слабощелочная.

Слюноотделение происходит рефлекторно при попадании пищи в ротовую полость. От рецепторов полости рта возбуждение по чувствительным нейронам предается в центр слюноотделения продолговатого мозга, оттуда по двигательным нейронам возбуждение идет к слюнной железе и происходит секреция слюны. Такое слюноотделение носит название безусловного слюноотделительного рефлекса (рис. 236).

Возможность условно-рефлекторного слюноотделения доказал выдающийся русский физиолог И.П.Павлов. Было показано слюноотделение до приема пищи, когда собака видела пищу, чувствовала ее запах. Методика наложения фистулы на слюнную железу разработана И.П.Павловым.

Пищеварение в желудке

Когда пища попадает на корень языка, рефлекторно осуществляется глотание, пища попадает в глотку и затем в пищевод, длина которого около 25 см. По пищеводу пищевой комок попадает в желудок. Объем желудка около 2 л.

В местах перехода пищевода в желудок и желудка в кишечник имеются кардиальный и пилорический сфинктеры (сжиматели). В желудке различают кардиальную часть, дно, тело и выход, или пилорическую часть с привратником (рис. 237). Есть малая кривизна и большая кривизна. В слизистой имеются складки, увеличивающие поверхность и здесь находятся три вида желез, образующие до 2,5 л в сутки желудочного сока. Главные железы образуют ферменты, обкладочные – соляную кислоту, добавочные – слизь.

Кислая среда (концентрация HCl 0,5%) активирует ферменты и оказывает бактерицидное действие. Под действием пепсина, основного фермента желудочного сока, перевариваются белки, желудочная липаза расщепляет жиры молока, продолжают перевариваться углеводы ферментами слюны, до тех пор, пока пищевой комочек не пропитается кислым желудочным соком. Химозин створаживает молоко. В желудке всасываются вода, соли, глюкоза, алкоголь.

Для изучения сокоотделения в желудке И.П.Павлов разработал методику «мнимого кормления», наложения фистулы на желудок в сочетании с перерезкой пищевода. Несмотря на то, что в этом случае пища в желудок не попадала, наблюдалось желудочное сокоотделение.

Для изучения сокоотделения при раздражении стенок желудка пищей, И.П.Павловым была разработана операция, при которой из дна желудка формировался изолированный «малый» желудок для сбора через фистулу чистого желудочного сока (рис. 238).

С помощью этого метода удалось показать, что больше всего желудочного сока выделяется на белковую пищу, меньшее – на углеводную и совсем мало – на жиры. Было показано безусловно-рефлекторное и условно-рефлекторное сокоотделение в желудке (на вид, на запах пищи, на время кормления).

Гуморальная регуляция осуществляется за счет гормона гастрина, образуемого железами желудка.

Пищеварение в кишечнике.

Из желудка пища небольшими порциями попадает в тонкий кишечник, длина которого от 2 до 5 м. Среда в кишечнике слабощелочная. Начальный отдел тонкого кишечника длиной 25-30 см – двенадцатиперстная кишка, в которую открываются протоки печени и поджелудочной железы. На пищевую кашицу здесь действуют три пищеварительных сока: желчь печени, сок поджелудочной железы, сок кишечных железок.

Печень (рис. 239). Самая крупная железа человека, расположена в брюшной полости, справа, под диафрагмой. Масса печени составляет в среднем 1,5 кг. В ворота печени входят воротная вена печени, печеночная артерия, выходят печеночная вена и печеночный проток. В печени различают две доли, большую – правую и меньшую – левую.

Клетки печени (гепатоциты), собраны в дольки, которые являются структурной и функциональной единицей печени. Таких долек насчитывается около 500000. Образование желчи происходит непрерывно, и она накапливается в желчном пузыре.

Функции. Желчь не содержит ферментов, она усиливает работу поджелудочной железы, активирует ее ферменты, эмульгирует жиры (увеличивая их поверхность в 40000 раз).

Важнейшая функция печени – барьерная, вредные и ядовитые вещества, всосавшиеся в кровь из кишечника, попадают через воротную вену в печень и обезвреживаются. В печени запасаются избыток глюкозы в форме гликогена, витамины, железо, высвобождающееся при разрушении гемоглобина – запасающая функция печени. Печень участвует в углеводном обмене, участвуя в регуляции содержания сахара в крови, в белковом обмене, превращая аммиак в мочевину. Желчь выводит в просвет кишечника продукты распада гемоглобина. В печени синтезируются белки плазмы крови, в частности протромбин, участвующий в свертывании крови.

Поджелудочная железа. Различают головку, тело и хвост. Состоит из экзокринной и эндокринной частей. Островки Лангерганса эндокринной части секретируют гормоны инсулин и глюкагон.

Сок поджелудочной железы, (до 2 л/сутки) содержит ферменты, расщепляющие белки (трипсин и химотрипсин), амилазу, мальтазу и лактазу, расщепляющие углеводы, липазу, гидролизующую жиры до глицерина и карбоновых кислот, нуклеазы расщепляющие нуклеиновые кислоты.

Из двенадцатиперстной кишки пищевая кашица попадает в тощую, а затем подвздошную кишку. Петли этих отделов тонкого кишечника подвешены брыжейкой к задней стенке брюшной полости, спереди прикрыты сальником. Ферменты кишечника: амилаза, мальтаза, лактаза, сахараза расщепляют углеводы; эрепсин – пептиды и дипептиды, липазы – жиры. Происходит полостное и мембранное пищеварение. Благодаря тому, что слизистая кишечника имеет многочисленные складки, ворсинки и микроворсинки на клетках ворсинок, поверхность мембранного пищеварения и всасывания очень велика.

В ворсинку входят нервы, капилляры и лимфатические сосуды. Аминокислоты и глюкоза всасываются в капилляры кровеносной системы, глицерин и жирные кислоты – в эпителий ворсинок, где синтезируются жиры, поступающие затем в лимфатические капилляры (рис. 240).

Толстая кишка подразделяется на слепую кишку с аппендиксом, ободочную (восходящую, поперечную, нисходящую и сигмовидную), и прямую. В толстой кишке отсутствуют ворсинки, железы образуют сок, бедный ферментами, но там находится большое количество бактерий: одни гидролизуют клетчатку; другие вызывают гниение белка, ядовитые вещества, образующиеся при этом обезвреживаются печенью; третьи синтезируют витамины К и В12. Всасывается вода (до 4 л/сутки), формируются каловые массы. Центр дефекации находится в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга, в прямой кишке есть сфинктер из двух кольцевых мышц, одна из которых образована поперечно-полосатыми волокнами.

Тест «Углеводный и жировой обмен»

**Тест 1. Какие ферменты расщепляют углеводы?

1. Амилаза.
2. Мальтаза.
3. Липаза.
4. Пепсин.

Тест 2. Какой гормон вызывает превращение избытка глюкозы в гликоген?

1. Инсулин.
2. Адреналин.
3. Вазопрессин.
4. Гормон роста.

Тест 3. В какие органические вещества могут превращаться углеводы?

1. Только в другие углеводы.
2. Только в жиры.
3. В другие углеводы и жиры.
4. И в углеводы, и в жиры, и в белки.

Тест 4. Какая основная функция углеводов в организме?

1. Строительная.
2. Ферментативная.
3. Энергетическая.
4. Запасающая.

Тест 5. Какие ферменты расщепляют жиры в пищеварительной системе?

1. Амилаза, мальтаза, липаза.
2. Пепсин.
3. Желчь и липаза.
4. Липаза.

Тест 6. До каких продуктов происходит расщепление жиров в кишечнике?

1. До аминокислот.
2. До глицерина и жирных кислот.
3. До глюкозы.
4. Образуются все вышеперечисленные вещества.

Тест 7. В какие органические вещества могут превращаться жиры в организме человека?

1. В заменимые аминокислоты.
2. В незаменимые аминокислоты.
3. В углеводы и жиры данного организма.
4. В белки, жиры и углеводы данного организма.

Тест 8. Какие органические вещества наиболее энергетически ценные, при окислении дают больше энергии?

1. Углеводы.
2. Жиры.
3. Белки.
4. Витамины.

**Тест 9. Какие функции выполняют жиры в организме?

1. Строительную.
2. Источник метаболической воды.
3. Энергетическую.
4. Запасающую.

Тест «Строение и работа сердца»

Тест 1. Стенки какого отдела сердца имеют наибольшую толщину?

1. Правого предсердия.
2. Левого предсердия.
3. Правого желудочка.
4. Левого желудочка.
5. Оба желудочка имеют одинаковую толщину, толще предсердий.

Тест 2. Где находится трехстворчатый клапан в сердце?

1. В правом предсердно-желудочковом отверстии.
2. В левом предсердно-желудочковом отверстии.
3. У выхода аорты из левого желудочка.
4. У выхода легочной артерии из правого желудочка.

Тест 3. Что происходит со створчатыми и полулунными клапанами во время систолы предсердий?

1. Створчатые открыты, полулунные закрыты.
2. Створчатые закрыты, полулунные открыты.
3. И створчатые, и полулунные закрыты.
4. И створчатые, и полулунные открыты.

Тест 4. Что происходит со створчатыми и полулунными клапанами во время систолы желудочков?

1. Створчатые открыты, полулунные закрыты.
2. Створчатые закрыты, полулунные открыты.
3. И створчатые, и полулунные закрыты.
4. И створчатые, и полулунные открыты.

Тест 5. Что происходит со створчатыми и полулунными клапанами во время общей диастолы?

1. Створчатые открыты, полулунные закрыты.
2. Створчатые закрыты, полулунные открыты.
3. И створчатые, и полулунные закрыты.
4. И створчатые, и полулунные открыты.

Тест 6. Какие ионы, попадая в кровь, ослабляют работу сердца?

1. Ионы натрия.
2. Ионы калия.
3. Ионы кальция.
4. Ионы магния.

Тест 7. Какие ионы, попадая в кровь, усиливают работу сердца?

1. Ионы натрия.
2. Ионы калия.
3. Ионы кальция.
4. Ионы магния.

Тест 8. Какой гормон, усиливающий работу сердца, выделяется надпочечниками под действием симпатической части автономной нервной системы?

1. Ацетилхолин.
2. Инсулин.
3. Адреналин.
4. Тироксин.

Тест 9. Где находится центр, регулирующий работу сердца с помощью автономной нервной системы?

1. В больших полушариях.
2. В промежуточном мозге, в гипоталамусе.
3. В продолговатом мозге.
4. В среднем мозге.

Тест 10. Какие нервы усиливают работу сердца?

1. Нервы соматической части нервной системы.
2. Симпатического нервы.
3. Парасимпатического нервы.
4. И симпатические, и парасимпатические нервы.

Тест 11. При работе сердца возникают звуки, называемые тонами сердца. Чем образуются эти два тона?

1. Первый тон – кровь попадает в предсердия, второй тон – кровь попадает в желудочки.
2. Первый тон – изгнание крови из предсердий, второй тон – изгнание крови из желудочков.
3. Первый тон – захлопываются створчатые клапаны, колеблется мускулатура и сухожильные нити, второй тон – захлопываются полулунные клапаны.