À. Î. Äðîáèíñêàÿ

ÀÍÀÒÎÌÈß È ÔÈÇÈÎËÎÃÈß

×ÅËÎÂÅÊÀУЧЕБНИК ДЛЯ СПО

2-е издание, переработанное и дополненное

Ðåêîìåíäîâàíî Ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèì îòäåëîì ñðåäíåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ â êà÷åñòâå ó÷åáíèêà äëÿ ñòóäåíòîâ

îáðàçîâàòåëüíûõ ó÷ðåæäåíèé ñðåäíåãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ

Ìîñêâà Þðàéò 2016

Êíèãà äîñòóïíà â ýëåêòðîííîé áèáëèîòå÷íîé ñèñòåìåbiblio-online.ru

2017

УДК 611/612(075.32)ББК 28.706я723 Д75

Автор:Дробинская Анна Олеговна — кандидат психологических наук, доцент кафедры

дошкольной педагогики и психологии факультета психологии образования Москов-ского государственного психолого-педагогического университета.

Рецензенты:Басилова Т. А. — кандидат психологических наук, профессор Московского город-

ского психолого-педагогического университета;Савин И. М. — кандидат биологических наук, куратор Методического центра

Северного учебного округа.

Д75 Дробинская, А. О.

Анатомия и физиология человека : учебник для СПО / А. О. Дробинская. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2016. — 414 с. — Серия : Профес-сиональное образование.

ISBN 978-5-9916-8441-5

В учебнике подробно рассмотрены все разделы дисциплины «Анатомия и возраст-ная физиология», основное внимание уделено строению и функционированию нерв-ной системы, психофизиологическим особенностям организма в различные периоды онтогенеза. Изложены анатомо-физиологические особенности роста и развития детей и подростков, обоснованы гигиенические требования к факторам внешней среды при воспитании и обучении, отражены вопросы укрепления здоровья подрастающего поколения.

Учебный материал направлен на формирование у студентов естественно-научного мышления, изложен доступным для студентов, в том числе небиологических специ-альностей, языком, иллюстрирован рисунками, таблицами, что облегчает усвоение учебного материала.

Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образо-вательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным требованиям.

Для студентов психолого-педагогического образования, может быть полезен также студентам средних медицинских учебных заведений, практическим психологам, врачам-педиатрам, педагогам и всем интересующимся вопросами строения и функци-онирования организма человека на разных возрастных этапах.

УДК 611/612(075.32)

ББК 28.706я723

ISBN 978-5-9916-8441-5

© Дробинская А. О., 2012© Дробинская А. О., 2014, с изменениями© ООО «Издательство Юрайт», 2016

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.Правовую поддержку издательства обеспечивает юридическая компания «Дельфи».

ISBN 978-5-534-00684-1

ISBN 978-5-534-00684-1

2017.

ООО «Издательство Юрайт», 2017

3

Îãëàâëåíèå

Введение........................................................................................... 7Глава 1. Организм человека как целостная система .............................13

1.1. Уровни организации жизни ..........................................................................................131.2. Клеточный уровень организации жизни ..................................................................151.3. Органно-тканевый уровень организации жизни ...................................................241.4. Органы, системы и аппараты органов .......................................................................361.5. Организм как саморегулирующаяся система. Гомеостаз ...................................391.6. Терморегуляция ................................................................................................................431.7. Адаптация ............................................................................................................................47Контрольные вопросы и задания .........................................................................................50Литература ................................................................................................................................51

Глава 2. Закономерности роста и развития детского организма ...........532.1. Закономерности онтогенетического развития .......................................................53

2.1.1. Общие законы индивидуального развития .................................................532.1.2. Специфические черты детского возраста .....................................................562.1.3. Сенситивные и критические периоды развития ........................................57

2.2. Возрастная периодизация развития ...........................................................................602.2.1. Периоды онтогенеза .............................................................................................602.2.2. Характеристика отдельных периодов развития ........................................632.2.3. Особенности роста в различные возрастные периоды ............................69

2.3. Влияние наследственности и среды на развитие...................................................712.4. Акселерация и ретардация ............................................................................................742.5. Индивидуально-типо логические особенности развития ...................................76

2.5.1. Оценка индивидуального развития ...............................................................772.5.2. Био логический возраст .......................................................................................862.5.3. Типы телосложения .............................................................................................90

Контрольные вопросы и задания ........................................................................................92Литература ................................................................................................................................93

Глава 3. Опорно-двигательная система ...............................................953.1. Костно-суставная система .............................................................................................96

3.1.1. Строение и функции костно-суставной системы человека ...................963.1.2. Развитие костно-суставной системы в онтогенезе................................. 1013.1.3. Краткая характеристика и возрастные особенности отделов костно-суставной системы ........................................................................................ 1033.1.4. Осанка и профилактика ее нарушений ...................................................... 111

4

3.2. Мышечная система ........................................................................................................ 1133.2.1. Строение и функции мышечной системы ................................................. 1133.2.2. Развитие мышечной системы и двигательной деятельности в онтогенезе ..................................................................................................................... 117

Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 122Литература ............................................................................................................................. 123

Глава 4. Кровь и кровеносная система ............................................. 1254.1. Кровь .................................................................................................................................. 125

4.1.1. Состав и функции крови ................................................................................. 1254.1.2. Особенности состава крови в детском возрасте ...................................... 130

4.2. Транспортная система крови ..................................................................................... 1344.2.1. Строение и функции сердечно-сосудистой системы ............................ 1344.2.2. Онтогенез крово обращения ........................................................................... 1394.2.3. Строение и функции лимфатической системы ....................................... 144

Контрольные вопросы и задания ..................................................................................... 147Литература ............................................................................................................................. 147

Глава 5. Дыхательная система ......................................................... 1495.1. Дыхание, его значение для организма .................................................................... 1495.2. Органы дыхания, их структура и функции .......................................................... 151

5.2.1. Строение органов дыхания ............................................................................. 1515.2.2. Нервно-гуморальная регуляция дыхания ................................................. 157

5.3. Развитие органов дыхания и их функции в онтогенезе ................................... 159Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 164Литература ............................................................................................................................. 164

Глава 6. Пищеварительная система .................................................. 1666.1. Пищеварение ................................................................................................................... 1666.2. Строение и функции отделов пищеварительного тракта ................................ 1716.3. Пищеварительная система и пищеварение человека в онтогенезе .............. 180Контрольные вопросы и задания ..................................................................................... 189Литература ............................................................................................................................. 190

Глава 7. Выделительная система ...................................................... 1927.1. Органы выделения ........................................................................................................ 1927.2. Мочевыделительная система ..................................................................................... 194

7.2.1. Строение и функция мочевыделительной системы .............................. 1947.2.2. Мочевыделение в онтогенезе ......................................................................... 201

Контрольные вопросы и задания ..................................................................................... 203Литература ............................................................................................................................. 204

Глава 8. Обмен веществ и питание ................................................... 2058.1. Характеристика и виды обменных процессов в организме............................. 2058.2. Питание ............................................................................................................................. 208

8.2.1. Потребность в пищевых веществах в различные возрастные периоды ............................................................................................................................ 2088.2.2. Особенности питания в различные возрастные периоды ................... 227

Контрольные вопросы и задания ..................................................................................... 232Литература ............................................................................................................................. 233

5

Глава 9. Эндокринная и репродуктивная системы ............................. 2349.1. Гормо нальная регуляция функций организма ................................................... 2349.2. Строение, функции и возрастные особенности желез внутренней

секреции ............................................................................................................................ 2389.3. Репродуктивная система ............................................................................................. 247

9.3.1. Строение и возрастные особенности мужской репродуктивной системы ............................................................................................................................. 2489.3.2. Строение и возрастные особенности женской репродуктивной системы ............................................................................................................................. 2529.3.3. Половое созревание .......................................................................................... 257

Контрольные вопросы и задания ..................................................................................... 260Литература ............................................................................................................................. 261

Глава 10. Иммунная система ........................................................... 26210.1. Механизмы иммунной защиты организма ...........................................................26210.2. Органы иммунной защиты организма ...................................................................26610.3. Развитие иммунной системы в онтогенезе ...........................................................269Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 271Литература ............................................................................................................................. 272

Глава 11. Нервная система .............................................................. 27311.1. Общие представления о структурно-функцио нальной организации

нервной системы ............................................................................................................27311.1.1. Функцио нальные механизмы нервной системы .................................. 27511.1.2. Структурная организация нервной системы ......................................... 28711.1.3. Регулирующая функция нервной системы ............................................ 324

11.2. Развитие нервной системы в онтогенезе ...............................................................328Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 334Литература ............................................................................................................................. 336

Глава 12. Сенсорные системы .......................................................... 33812.1. Значение анализаторов. Общий план их строения ............................................33812.2. Структура, функции и возрастные особенности анализаторов ....................340

12.2.1. Зрительный анализатор ................................................................................ 34012.2.2. Слуховой анализатор ..................................................................................... 35212.2.3. Вестибулярный анализатор ......................................................................... 35912.2.4. Обонятельный анализатор ........................................................................... 36212.2.5. Вкусовой анализатор ...................................................................................... 36412.2.6. Тактильный анализатор ................................................................................ 36612.2.7. Двигательный анализатор ............................................................................ 37312.2.8. Висцеральный анализатор ........................................................................... 375

12.3. Взаимодействие сенсорных систем .........................................................................377Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 377Литература ............................................................................................................................. 378

Глава 13. Высшая нервная деятельность........................................... 38013.1. Условно-рефлекторный характер высшей нервной деятельности ..............38013.2. Формирование условно-рефлекторной деятельности в онтогенезе ............38313.3. Память и аналитико-синтетическая деятельность ............................................389

13.4. Две сигнальные системы высшей нервной деятельности ...............................39313.5. Эмоции ..............................................................................................................................39613.6. Типы высшей нервной деятельности......................................................................39913.7. Сон ......................................................................................................................................40213.8. Формирование высших психических функций и готовность

к школьному обучению ...............................................................................................405Контрольные вопросы и задания ...................................................................................... 412Литература ............................................................................................................................. 413

7

Ââåäåíèå

Анатомия и возрастная физио логия в системе подготовки студентов психо лого-педагогического образования. Федеральный государствен-ный образовательный стандарт среднего профессионального образования по подготовке студентов психо лого-педагогического образования среди других важных задач профессио нальной деятельности будущих специали-стов выделяет создание условий для полноценного обучения и воспитания детей и подростков, комфортной и безопасной среды в образовательном учреждении, использование здоровьесберегающих техно логий. Для выпол-нения этих задач необходимы знания о законах функционирования высшей нервной деятельности человека, особенностях строения и жизнедеятель-ности организма в разные периоды развития, о нормах здорового образа жизни, умение учитывать в процессе образования возрастные и индивиду-альные особенности ребенка и подростка. На формирование этих знаний и умений ориентировано содержание дисциплины естественно-научного цикла базовой части ФГОС СПО «Анатомия и возрастная физио логия».

Анатомия и возрастная физио логия — науки, изучающие организм чело-века в процессе онтогенеза1, при этом морфо логические (структурные) аспекты изучения являются предметом изучения анатомии, а аспекты жиз-недеятельности развивающегося организма составляют предмет изучения возрастной физио логии. Совокупность данных этих наук позволяет полу-чить знания о строении организма, его органах и системах, особенностях их функционирования и регуляции на каждом возрастном этапе, механизмах адаптации к внешней среде, влиянии внешних воздействий на формирова-ние и развитие, т.е. о тех физио логических условиях, которые лежат в основе физического и психического развития и обучения. Очевидно, что без знания закономерностей развития детского организма, возрастных особенностей строения и регуляции его систем, их функционирования и адаптационных возможностей невозможно сохранить и реализовать заложенные в каждом ребенке возможности, обеспечить ему «счастливый билет в будущее».

В результате освоения материала, изложенного в учебнике, сту-дент овладеет теоретическими знаниями об общих закономерностях, индивидуально-типо логических особенностях развития, особенностях стро-ения и функционирования детского и подросткового организма, регуляции физио логических функций, поведения и деятельности ребенка на разных возрастных ступенях, влиянии факторов окружающей среды на развитие, важность и пути его оптимизации для гармоничного развития ребенка.

1 Онтогенез (от греч. on, род. падеж ontos — сущее и genesis — происхождение, возник-новение) — индивидуальное развитие человека от момента зачатия до старения и смерти.

8

Кроме того, знания, полученные при изучении дисциплины, необходимы для овладения компетенциями по психо лого-педагогическому сопровожде-нию образования: по взаимодействию с семьей и специалистами образова-ния по вопросам воспитания и развития, созданию условий, облегчающих адаптацию детей к школьному обучению, реализации профессио нальных задач образовательных и оздоровительных программ.

Учебник со ответствует Федеральному государственному образователь-ному стандарту среднего профессионального образования по направлению подготовки «Психо лого-педагогическое образование».

Изучив материал учебника «Анатомия и возрастная физио логия», сту-дент должен освоить:

трудовые действия• владеть методами диагностики и оценки физического и психофизи-

ческого развития детей и подростков на разных возрастных этапах;необходимые умения• анализировать современные научные данные по анатомии и воз-

растной физио логии с целью использования их при решении профессио -нальных задач;

• анализировать индивидуальные особенности физического и психо-физиологического развития детей и подростков на разных возрастных эта-пах;

• использовать знания по анатомии и возрастной физио логии при реше-нии профессио нальных задач в области организации воспитания детей и подростков;

• использовать знания о возрастных особенностях строения и функ-ционирования детского и подросткового организма в культурно-просвети-тельной работе;

необходимые знания• естественно-научные теоретические основы анатомии и возрастной

физио логии; • общие закономерности и индивидуальные особенности физического

и психофизио логического развития на разных возрастных этапах;• особенности строения и функционирования систем органов детского

и подросткового организма в разные периоды онтогенеза; • физио логические и психофизио логические основы регуляции пове-

дения и деятельности ребенка в разные периоды онтогенеза.Взаимосвязь анатомии и возрастной физио логии с другими есте-

ственно-научными дисциплинами, педагогикой и психо логией. Организм человека является сложной целостной системой, имеющей разные уровни организации, и изучение его структуры и жизнедеятельности требует при-влечения данных различных естественно-научных дисциплин.

Анатомия — наука о строении человеческого организма — включает в себя систематическую анатомию, изучающую отдельные системы орга-низма человека; топографическую анатомию, рассматривающую простран-ственное со отношение органов; динамическую анатомию, изучающую динамику движений; пластическую анатомию, изучающую внешние формы и пропорции тела; возрастную анатомию, рассматривающую строение орга-

9

низма в онтогенезе. Возрастная анатомия тесно связана с эмбрио логией — наукой о внутриутробном развитии и геронто логией — наукой о старении организмов и путях продления активной и полноценной жизни человека.

При изучении систем органов человека анатомия использует данные наук о строении тканей организма и образующих их клеточных структу-рах во всем их много образии — гисто логии и цито логии. Без развития этих наук было бы невозможным понимание тканевого, клеточного и субклеточ-ного уровней строения живого организма.

Для исследования формирования человеческого организма в процессе исторического развития используются данные эволюционной морфо логии и сравнительной анатомии, которые демонстрируют структурные измене-ния живых организмов в процессе эволюции (филогенез) и процесс станов-ления и развития человека в связи с развитием общества (антропогенез).

Физио логия изучает функции живого организма как целостной системы, протекающие в нем процессы, механизмы его жизнедеятельности. Она включает в себя общую физио логию, изучающую общие закономер-ности функционирования живого организма; сравнительную и эволюци-онную физио логию, направленную на изучение развития живых организ-мов в филогенезе; физио логию человека, патофизио логию, описывающую закономерности пато логических (болезненных) процессов в организме; возрастную физио логию, рассматривающую закономерности индивиду-ального развития, функции организма и их взаимосвязь с внешними фак-торами в различные возрастные периоды.

Возрастная физио логия тесно связана с общей физио логией и другими био логическими науками: эмбрио логией, генетикой, анатомией, цито -логией, гисто логией, биофизикой, биохимией и др. В свою очередь, данные возрастной физио логии имеют важное значение для развития педиатрии и детской хирургии, геронто логии, гигиены детей и подростков, антропо -логии, возрастной психо логии и педагогики. В совокупности эти науки входят в антропо логию — обширную область научного знания о человеке, био логических аспектах его жизни, психическом и духовном мире, создают предпосылки для формирования философских и мировоззренческих пози-ций.

Можно выделить несколько важных областей возрастной физио логии, без исследования которых невозможно развитие «науки о детстве», в том числе возрастной психо логии и педагогики. Прежде всего это определение возрастной периодизации с присущими каждому периоду особенностями строения и функционирования детского организма, установление пара-метров возрастной нормы и индивидуально-типо логических особенно-стей развития, изучение сенситивных и критических периодов развития, а также факторов, влияющих на развитие в разные возрастные периоды.

Для практических специалистов — психо логов, педагогов, воспитате-лей — знание возрастных особенностей и потребностей организма ребенка чрезвычайно важно: эффективность обучающих и развивающих воздей-ствий в большой степени зависит от того, насколько они со ответствуют этапу развития ребенка со специфичными для него возможностями орга-низма и особенностями организации деятельности. Неадекватная физио -

10

логическим возможностям ребенка нагрузка в процессе воспитания и обучения может привести к искажению гармоничного хода развития и возникновению предболезненных и болезненных состояний. В период роста и становления детского организма при неправильной организации условий жизни и обучения могут возникнуть нарушения функций нервной системы, опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы и др. Особого внимания в практике воспитания и обучения заслуживают сенситивные и критические периоды развития ребенка, во время которых он особенно чувствителен к внешним воздействиям, а устойчивость и адап-тивные возможности его организма снижены.

Организация дошкольного воспитания и учебных занятий, занятий физической культурой, труда и отдыха детей и подростков требует знания функцио нальных возможностей детского организма на каждом этапе его развития. В связи с этим анатомия и возрастная физио логия необходимы для успешного развития педагогики, психо логии, физио логии питания, труда и спорта, гигиены и других дисциплин и являются обязательным компонентом подготовки специалистов, работающих с детьми и подрост-ками.

Методы исследования в анатомии и возрастной физио логии. Анато-мия и возрастная физио логия относятся к естественно-научным дисципли-нам и используют в своем арсенале методы, применяемые в био логических и медицинских исследованиях.

Значительная часть анатомических данных накоплена в процессе исто-рического развития этой науки при работе с неживым материалом: пре-парировании, изучении срезов органов и тканей, их топографии (простран-ственного со отношения), микроскопии окрашенных участков отдельных тканей и органов. Более поздние данные получены с использованием ска-нирующей электронной микроскопии — высокотехно логичного метода, даю-щего объемное изображение тканей при малых и больших увеличениях. При работе с живым организмом используются рентгенография и электро-рентгенография, позволяющие получить очертания костей и органов; ком-пьютерная и магнитно-резонансная томография, дающие послойное изо-бражение структур живого организма; рентгеноденсиметрия, позволяющая прижизненно определять количество минеральных солей в костях.

Появление информационных техно логий сделало возможным разви-тие виртуальной анатомии, которая получила широкое распространение в анатомических и медицинских исследованиях, а также в их преподава-нии. Объемное компьютерное изображение дает возможность «проникать» сквозь ткани, изучать строение виртуальных органов и наблюдать за их работой, моделировать изменения при различных воздействиях.

Физио логические методы позволяют судить о функцио нальных воз-можностях организма и динамике протекания тех или иных процессов в нем. В физио логических исследованиях широко используются различ-ные приборы, дающие возможность количественно регистрировать физио -логические процессы или их проявления, недоступные непосредственному наблюдению (например, показатели газоанализатора при измерении потре-бления кислорода при дыхании, показатели манометра при измерении дав-

11

ления в кровяном русле и пр.). Данные о функционировании головного мозга получают с помощью электроэнцефалограммы — регистрации элек-трических потенциалов, вырабатываемых клетками мозга в процессе их жизнедеятельности.

Традиционным и широко распространенным в физио логических иссле-дованиях является метод дозированных функцио нальных нагрузок или проб. Он основан на изменении интенсивности или продолжительности воз-действия на организм какого-либо фактора: физической или умственной нагрузки, изменения положения тела в пространстве (ортостатическая проба), температурного воздействия, задержки дыхания и др. Этот метод позволяет выявить функцио нальные характеристики организма и устой-чивость к воздействию внешних факторов на разных этапах развития, осо-бенности работы внутренних органов в разных условиях, адаптационные возможности организма.

В исследовательских целях применяют рентгеновские, ультразвуковые, магниторезонансные методы. Получить информацию о жизнедеятельности организма в естественных условиях позволяет метод телеметрии — реги-страции функций организма на расстоянии с помощью радиодатчиков. Методы радиографии и радиоизотопного сканирования по изменению кон-центрации введенного в кровяное русло радиоизотопного вещества в сосу-дах и тканях позволяют зарегистрировать особенности протекания физио -логических процессов в живых тканях. С помощью биохимических методов изучают состав крови, слюны, мочи и других жидких сред и продуктов жизнедеятельности организма, получают данные о функциях эндокринной системы, пищеварения, кроветворения, деятельности почек, иммунной системы и других систем и функций организма.

Физио логические методы исследования включают наблюдение, есте-ственный и лабораторный эксперимент. Метод наблюдения позволяет зафиксировать и описать изменения, происходящие в спонтанных есте-ственных условиях. Экспериментальные методы дают возможность изучить какой-либо физио логический процесс в специальных условиях, описать его качественные и количественные характеристики. При этом естествен-ный эксперимент проходит в естественных условиях жизнедеятельности человека1, а метод лабораторного эксперимента используется для изуче-ния функции организма в искусственно созданных условиях. Изменяя эти условия, можно целенаправленно изменять направление и характеристики физио логического процесса.

Для изучения временны х характеристик развития возрастная физио -логия широко использует методы поперечного и продольного исследований.

Метод поперечного (кроссекцио нального) исследования представляет собой одновременное изучение тех или иных характеристик у представи-

1 Этика научных исследований не позволяет производить эксперименты, которые могут нанести вред состоянию или развитию детей. Исследователь не всегда может повлиять на условия, в которых оказываются дети, но может использовать их как условия естествен-ного эксперимента для изучения воздействия тех или иных факторов. Так, исследование дет-ского здоровья в слаборазвитых странах Африки, Азии и Латинской Америки послужило источником многих данных современной науки.

телей различных возрастных групп. Такое исследование позволяет вывести общие закономерности онтогенетического процесса. Например, при одно-временном исследовании уровня физического развития у учащихся раз-ных классов можно установить, как и насколько изменяются определен-ные показатели физио логических функций в разном возрасте. Такой метод требует стандартных методик и аппаратуры для исследования, позволяет провести статистическую обработку данных и получить надежные и дока-зательные результаты (в том случае, если обследуемые возрастно-половые группы достаточно велики и отвечают требованиям статистической обра-ботки).

Метод продольного (лонгитудинального) исследования заключается в длительном наблюдении за одними и теми же детьми, которых регулярно обследуют с помощью стандартного набора методик, дает возможность подробно рассмотреть происходящие в организме возрастные изменения и не требует большой выборки (группы обследуемых детей). Хотя метод достаточно сложен в организации и требует длительного времени, он пре-доставляет исследователям ценную научную информацию.

Методы изучения анатомии и возрастной физио логии постоянно совершенствуются и позволяют создать достаточно полную и объектив-ную картину строения и механизмов функционирования структур живого организма, закономерностей развития детского организма, его физио -логических и адаптационных возможностей.

13

Ãëàâà 1. ÎÐÃÀÍÈÇÌ ×ÅËÎÂÅÊÀ

ÊÀÊ ÖÅËÎÑÒÍÀß ÑÈÑÒÅÌÀ

В результате изучения материала данной главы студент будет:знать• теоретическую базу представлений об организации целостного живого орга-

низма как многоуровневой, саморегулирующейся и способной к адаптации системе, его тканях, органах и системах органов;

уметь• выделять и анализировать деятельность основных блоков регуляции гомеостаза

в разные возрастные периоды; • анализировать факторы, влияющие на терморегуляцию, на протекание про-

цессов адаптации детского организма к внешним, в том числе социальным, условиям;• анализировать взаимосвязи био логических основ развития детского и подрост-

кового организма с требованиями к организации условий воспитания и обучения;владеть навыками• определения степени тяжести адаптации ребенка к детскому учреждению;• культурно-просветительной работы с родителями по профилактике нарушений

адаптации у детей разных возрастов.

1.1. Óðîâíè îðãàíèçàöèè æèçíè

К 60-м гг. XX в. в био логической науке сложилось представление о структурности всего живого, которое позволяет осознать диалектиче-ское единство схожести и много образия живых организмов и составля-ющих их структур. Структурный подход к анатомии и физио логии чело-века позволяет исследовать общие закономерности строения, развития и функционирования организма и конкретизировать их в каждом отдель-ном вопросе.

Человеческий организм, как и все живые организмы на Земле, обладает молекулярной, клеточной, тканевой, органной структурностью и объеди-няется в со общества. Все эти структуры организованы в пространстве и во времени. Подход к их изучению возможен через основные уровни органи-зации живой материи:

— на молекулярном уровне изучению подлежат химические и биохими-ческие процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма;

— на субклеточном уровне изучаются «органы» живой клетки, или орга-ноиды, позволяющие живой клетке быть относительно самостоятельной структурой;

14

— на клеточном уровне изучению подлежат много образие и законы жизнедеятельности живых клеток, из которых состоят как простейшие, так и высоко организованные организмы;

— на органно-тканевом уровне объектом изучения становятся объеди-нения клеток в ткани и органы, приспособленные к выполнению опреде-ленных функций и со ответственно подчиняющиеся другим законам — законам функционирования многоклеточных структур, объединенных общей задачей;

— на организменном уровне внимание обращено к целостному орга-низму, состоящему из систем органов, объединенных общей задачей — обе-спечением собственного существования в постоянно изменяющихся внеш-них условиях;

— на популяционно-видовом уровне, который является надорганизмен-ным, т.е. охватывает не одну особь, а целую группу, изучаются закономер-ности существования и продолжения во времени био логического вида, в том числе и вида Homo sapiens1;

— на биоценотическом, биогеоценотическом и биосферном уровнях современная био логия решает глобальные проблемы существования живых организмов, в том числе человеческой цивилизации, в совокупности всех отношений с окружающей средой и другими популяциями организмов.

Предметом изучения возрастной анатомии и физио логии является орга-низменный, органно-тканевый и клеточный уровни организации человече-ского организма в процессе его роста и развития (онтогенеза).

На организменном уровне изучается человеческий организм и свой-ственные ему черты строения, физио логические процессы, механизмы регуляции, адаптации и поведения, особенности их становления в индиви-дуальном развитии.

На органно-тканевом уровне изучаются возрастные особенности стро-ения и функций отдельных органов и составляющих их тканей.

Особый уровень — клеточный. Он необходим для понимания взаимос-вязи между жизнедеятельностью тканей и организма в целом, в том числе при возрастных изменениях в организме.

Разделение живой материи по уровням организации хотя и отражает объективную реальность, но в определенной степени является условным, так как почти все конкретные процессы касаются одновременно несколь-ких уровней, а нередко и всех сразу. Например, изучение возрастных особенностей строения нервной системы затрагивает вопросы не только строения нервной ткани на разных этапах развития, но и взаимодействие нервных клеток с клетками других тканей, организацию их в органы нерв-ной системы, вопросы регуляции нервной системой деятельности орга-низма в целом, вопросы адаптации к окружающей среде, регуляции пове-дения в определенные возрастные периоды и т.д.

В то же время общие представления о структурной организации чело-веческого организма делают знания по возрастной анатомии и физио логии более цельными, полными и логически связанными.

1 Homo sapiens (лат.) — «человек разумный», научное название человека как био -логического вида.

15

1.2. Êëåòî÷íûé óðîâåíü îðãàíèçàöèè æèçíè

Клетка является структурной единицей всех живых организмов1. Она обладает всеми признаками целостного организма: растет, размножается, обменивается с окружающей средой веществами и энергией, реагирует на внешние раздражители. Известны одноклеточные организмы, состоящие из единственной клетки, которая существует автономно, и многоклеточные: от мелких, состоящих из нескольких сотен клеток, до крупных, к которым относится человеческий организм, включающий в себя 1014 клеток. Раз-меры растительных и животных клеток колеблются от 5 до 20 мкм без пря-мой зависимости между размерами организмов и размерами их клеток.

Практически все ткани многоклеточных организмов состоят из клеток. Но есть и исключения: например, сердечная мышца животных и человека состоит из клеточной массы со множеством ядер, некоторые структуры организма (например, минеральная основа костей) образованы не клет-ками, а продуктами их секреции. Изучением клеток занимается наука цито логия.

Появление термина «клетка» связано с именем английского био лога Роберта Гука (1665). К концу XIX в. в био логии сложилась клеточная теория строения живых организмов, основные положения которой лежат в основе современных био логических наук:

• клетка является основной единицей строения и развития живых организмов;

• клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;

• каждая клетка образуется в результате деления исходной (материн-ской) клетки;

• в многоклеточных организмах клетки специализированы по выпол-няемой ими функции и образуют ткани, из которых состоят органы, объ-единенные в общую систему (организм) и связанные процессами регуля-ции.

Биохимия клетки. В живых организмах наиболее распространены эле-менты, входящие в так называемые органические соединения: углерод, водород, кислород и азот, которые составляют около 98% массы клеток. Кроме четырех основных элементов в клетке содержатся железо, калий, натрий, кальций, магний, хлор, фосфор и сера. Их количество измеряется десятыми и сотыми долями процентов. Эти элементы названы макроэле-ментами в отличие от микроэлементов (цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец и др.), которые находятся в клетке в значительно меньших коли-чествах, но также необходимы для ее жизнедеятельности.

Химические элементы входят в состав неорганических (вода, минераль-ные соли, оксиды, кислоты, основания) и органических (белки, нуклеино-

1 Исключением являются вирусы, представляющие собой промежуточную форму между живой и неживой природой и не имеющие клеточной структуры. Каждая вирусная частица состоит из информационного материала, зафиксированного в РНК или ДНК, заключен-ного в белковую оболочку, живет и размножается путем проникновения в живую клетку и использования ее резервов для собственного размножения.

16

вые кислоты, углеводы и липиды) соединений. Вода является основным веществом живых организмов и составляет около 80% массы тела человека. Исключительно важная роль воды в обеспечении процессов жизнедеятель-ности обусловлена ее способностью образовывать водородные связи, рас-творять многие вещества, создавать среду для протекания большинства химических реакций в клетке; кроме того, молекулы воды сами вступают во многие жизненно важные реакции.

Белки. Среди органических веществ живой клетки белки стоят на пер-вом месте как по количеству (10—12% общей массы клетки), так и по важ-ности в процессах жизнеобеспечения. Белки представляют собой высоко-молекулярные соединения — цепочки аминокислот, содержащие десятки и сотни аминокислот. Молекулы различных белков отличаются друг от друга молекулярной массой, числом и составом аминокислот, последо-вательностью расположения их в белковой молекуле. Это обусловливает огромное разно образие белковых молекул, которое определяет специфич-ность белковых молекул для разных био логических видов и для отдельных индивидуумов.

Специфичность белковых молекул является важным фактором иммун-ных процессов организма, которые обеспечивают сопротивляемость раз-личным микро организмам, аллергические реакции, несовместимость тканей разных особей, приводящую к отторжению тканей при пересадке или тяжелым реакциям при переливании «несовместимой» крови. Так организм поддерживает постоянство своей внутренней среды — важное условие его существования. Количество разно образных белковых молекул у всех видов живых организмов оценивается числом 1010—1012.

Молекулы белка имеют сложную структуру: цепочка аминокислот (пер-вичная структура белка) сворачивается в спираль (вторичная структура белка), между атомами соседних витков возникает притяжение, и образу-ются водородные связи, которые приводят к формированию специфичной для данного белка конфигурации (третичная структура). Количество аминокислот и порядок их расположения в полипептидной цепочке специ-фичны для каждого белка, но био логическую активность белок проявляет только в виде третичной структуры. Поэтому нарушение первичной струк-туры белка из-за замены хотя бы одной аминокислоты может привести к утрате его био логической активности. Объединение белков в комплексы из нескольких молекул представляет собой четвертичную структуру белка (например, гемоглобин состоит из четырех молекул белка и только в такой форме способен присоединять и транспортировать кислород).

Функции белков в клетке важны и много образны:• строительная — белки участвуют в образовании всех клеточных

и межклеточных структур;• энергетическая — белки наряду с другими питательными веществами

служат важным источником энергии для организма: при расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж (~4,2 ккал);

• двигательная — сократительные белки участвуют в разных видах движений, таких как мерцание ресничек у простейших или сокращение мышц у животных;

17

• транспортная — присоединение химических элементов или био -логически активных веществ и перенос их к тканям и органам тела;

• ферментативная (каталитическая) — белки-ферменты служат ката-лизаторами химических реакций в живой клетке, ускоряя их протекание в сотни и тысячи миллионов раз;

• защитная (иммунная) — выработка особых белков (антител) в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или клеток, способных связывать и обезвреживать чужеродные вещества.

Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу по наслед-ству информации о структуре белковых молекул, определяющей свойства тканей и закономерности их развития. Существуют два типа нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты) хранят в себе инфор-мацию о составе белков клетки, а РНК (рибонуклеиновые кислоты) пере-носят ее от ДНК к месту синтеза клеткой собственных белковых молекул из аминокислот, поступивших с пищей.

Углеводы, или сахариды, — органические вещества, состоящие пре-имущественно из углерода и воды, подразделяются на простые (моносаха-риды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). Моносахариды служат источником энергии в обменных процессах организма (при окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии) и участвуют в поддер-жании постоянства осмотического давления жидкостей организма. Слож-ные углеводы участвуют в построении клеточных структур, в том числе клеточных стенок, воспринимающей части клеточных рецепторов, ДНК и РНК. Запасы питательных веществ в живом организме представлены полисахаридами, которые при необходимости расщепляются до моносаха-ридов и могут служить непосредственным источником энергии.

Липиды — жиры и жироподобные вещества — входят в состав всех живых клеток и играют важную роль в жизненных процессах. Большин-ство липидов — производные высших жирных кислот, спиртов или аль-дегидов, они могут быть простыми (состоящими из жирных высокомоле-кулярных кислот или альдегидов и спиртов) и сложными (включающими производные ортофосфорной кислоты — фосфолипиды или остатки саха-ров — гликолипиды). Химические и физические свойства липидов опре-деляются наличием в их молекулах как полярных молекулярных группи-ровок (—COOH, —OH, —NH2 и др.), так и неполярных углеводородных цепей. Благодаря такому строению большинство липидов являются поверхностно-активными веществами и формируют био логические мем-браны (см. Клеточная мембрана). Будучи одним из основных компонентов клеточных мембран, липиды влияют на их проницаемость, на активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в межкле-точном взаимодействии, в мышечном сокращении, в иммунохимических процессах. Кроме того, липиды играют важнейшую роль в энергетическом обмене организма. В ходе расщепления 1 г жиров освобождается большое количество энергии — 38,9 кДж (~9,3 ккал). Жировые вещества накапли-ваются в жировой ткани и служат запасным источником энергии. Низкая теплопроводность и водо отталкивающие свойства липидных субстанций обеспечивают защитную функцию липидов: покровные ткани растений

18

и животных содержат жировые вещества, создающие термо- и гидроизоля-цию внутренних органов. Кроме того, прослойка жировой ткани защищает внутренние органы от механических воздействий.

Строение клеткиКлеточная мембрана. Клетка (рис. 1.1) как живая система нуждается

в поддержании определенных внутренних условий: концентрации различ-ных веществ, температуры внутри клетки и др. Одни из этих параметров поддерживаются на неизменном уровне, так как их изменение приведет к гибели клетки, другие играют меньшее значение для сохранения ее жиз-недеятельности.

Рис. 1.1. Структура животной клетки

Микроворсинки

Центросома

Центриоли

Вакуоли

Ядро

Ядерная оболочка

Клеточная или цитопла зма-тическая оболочка

МитохондрииВнутриклеточ-ные нитиЦитоплазма

КомплексГольджи

Рибосомы

ЛизосомыЯдрышки

Клеточный центрЭндоплазматический

ретикулум складчатый

Эндоплазмати -ческий ретикулум гладкий

Клеточная мембрана должна обеспечивать отграничение содержимого клетки от окружающей среды для поддержания необходимой концентра-ции веществ внутри клетки, в то же время она должна быть проницае-мой для постоянного обмена веществ между клеткой и средой (рис. 1.2). Мембраны также ограничивают внутренние структуры клетки — органо-иды (органеллы) — от цитоплазмы. Однако это не просто разделительные барьеры. Клеточные мембраны сами по себе являются важнейшим органом клетки, обеспечивающим не только ее структуру, но и многие функции. Помимо разделения клеток между собой и отграничения от внешней среды мембраны объединяют клетки в ткани, регулируют обмен между клеткой и внешней средой, сами являются местом протекания многих биохимиче-ских реакций, служат передатчиками информации между клетками.

По современным данным, плазматические мембраны — это липопро-теиновые структуры (липопротеины — соединения белковых и жировых молекул). Липиды (жиры) спонтанно образуют двойной слой, а мембран-

19

ные белки «плавают» в нем, словно острова в океане. В мембранах при-сутствуют несколько тысяч различных белков: структурные, переносчики, ферменты и др. Кроме того, между белковыми молекулами имеются поры, сквозь которые могут проходить некоторые вещества. К поверхности мем-браны подсоединены специальные гликозильные группы, которые уча-ствуют в процессе распознавания клеток при образовании тканей.

Рис. 1.2. Строение мембраны

Внеклеточная средаУглевод

Гликолипид

ХолестеринВторостепенный Второстепенный протеин

Нити цитоскелетаНити цитоскелетаЦитоплазмаЦитоплазма

ГликопротеинТранс мемб-ранный протеин

Разные типы мембран отличаются по своей толщине (обычно она составляет от 5 до 10 нм). По консистенции мембраны напоминают олив-ковое масло. Важнейшее свойство клеточной мембраны — полупроницае-мость, т.е. способность пропускать только определенные вещества. Про-хождение различных веществ через плазматическую мембрану необходимо для доставки питательных веществ и кислорода в клетку, вывода токсич-ных отходов, создания разницы концентрации отдельных микроэлементов для поддержания нервной и мышечной активности. Механизмы транс-порта веществ через мембрану:

• диффузия — газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану, в том числе облегченная диффузия, когда растворимое в воде вещество проходит через мембрану по особому каналу;

• осмос — диффузия воды через полунепроницаемые мембраны в сто-рону более низкой концентрации ионов;

• активный транспорт — перенос молекул из области с меньшей кон-центрацией в область с большей с помощью специальных транспортных белков;

• эндоцитоз — перенос молекул с помощью пузырьков (вакуолей), образуемых втягиванием мембраны; различают фагоцитоз (поглощение твердых частиц) и пиноцитоз (поглощение жидкостей) (рис. 1.3);

• экзоцитоз — процесс, обратный эндоцитозу; посредством него из кле-ток могут выводиться твердые частицы и жидкий секрет (рис. 1.4).

Диффузия и осмос не требуют дополнительной энергии; активный транспорт, эндоцитоз и экзоцитоз нуждаются в обеспечении энергией, которую клетка получает при расщеплении усвоенных ею питательных веществ.

20

Рис. 1.3. Эндоцитоз

Фагоцитоз Пиноцитоз

ЦитоплазмаЦитоплазма

Ядро

Ядро

Плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана

Рис. 1.4. Экзоцитоз

Цитоплазма

Пищеварительнаявакуоль

Продукт выделения

Плазматиче-ская мембрана

Регуляция прохождения различных веществ через плазматическую мембрану является одной из ее важнейших функций. В зависимости от внешних условий структура мембраны может изменяться: она может становиться более жидкой, активной и проницаемой. Регулятором прони-цаемости мембран является жироподобное вещество холестерол.

Внешняя структура клетки поддерживается более плотной структу-рой — клеточной оболочкой. Клеточная оболочка может иметь самое раз-личное строение (быть эластичной, иметь жесткий каркас, щетинки, усики и др.) и выполнять достаточно сложные функции.

Ядро имеется во всех клетках человеческого организма, за исключением эритроцитов. Как правило, клетка содержит только одно ядро, однако есть и исключения — например, клетки поперечнополосатых мышц содержат множество ядер. Ядро имеет шаровидную форму, его размеры колеблются от 10 до 20 мкм (рис. 1.5).

Ядро отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран — наружной и внутренней, аналогичных клеточной мембране, и узкой щели между ними, содержащей полужидкую среду; через поры ядерной оболочки осуществляется интенсивный обмен веществ между ядром и цитоплазмой. На внешней мембране оболочки расположено мно-жество рибосом — органоидов, синтезирующих белок.

Под ядерной оболочкой находится кариоплазма (ядерный сок), в кото-рую поступают вещества из цитоплазмы. Кариоплазма содержит хромо-

21

сомы (продолговатые структуры, содержащие ДНК, в которых «записана» информация о строении белков, специфичных для данной клетки, — наследственная, или генетическая, информация) и ядрышки (округлые структуры внутри ядра, в которых происходит формирование рибосом).

Рис. 1.5. Ядро клетки

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называют хромосомным набором. Число хромосом в соматических клетках четное — диплоидное (у человека это 44 аутосомы и 2 половые хромосомы, определяющие поло-вую принадлежность), половые клетки, участвующие в оплодотворении, несут половинный набор (у человека 22 аутосомы и 1 половая хромосома) (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Хромосомный набор человека

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18

19 20 21 22 х у

22

Важнейшей функцией ядра является передача генетической информа-ции дочерним клеткам: при делении клетки ядро делится надвое, а нахо-дящаяся в нем ДНК копируется (репликация ДНК) — это позволяет каж-дой дочерней клетке иметь полную информацию, полученную от исходной (материнской) клетки (см. Размножение клеток).

Цитоплазма (цитозоль) — студенистое вещество, содержащее около 90% воды, в котором расположены все органоиды, содержатся истинные и коллоидные растворы питательных веществ и нерастворимые отходы метаболических процессов, протекают биохимические процессы: гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеиновых кислот и других веществ. Органоиды в цитоплазме движутся, цитоплазма сама также совершает периодическое активное движение — циклоз.

Клеточные структуры (органоиды, или органеллы) представляют собой «внутренние органы» клетки (табл. 1.1). Они обеспечивают процессы жиз-недеятельности клетки, выработку клеткой определенных веществ (секрета, гормонов, ферментов), от их жизнедеятельности зависит общая активность тканей организма, способность выполнять специфические для данной ткани функции. Структуры клетки, как и сама клетка, проходят свои жиз-ненные циклы: рождаются (создаются путем воспроизводства), активно функционируют, стареют и разрушаются. Большинство клеток организма способно восстанавливаться на субклеточном уровне за счет воспроизвод-ства и обновления входящих в ее структуру органоидов.

Таблица 1.1Клеточные органоиды, их строение и функции

Органоиды Строение Функции

Цитоплазма Заключена в наружную мембрану, включает различные органоиды. Представлена коллоидным рас-твором солей и органических веществ, пронизана цитоскелетом (системой белковых нитей)

Объединяет все клеточные структуры в единую систему, обеспечивает среду для проте-кания биохимических реакций, обмен веществами и энергией в клетке

Наружная клеточная мембрана

Два слоя мономолекулярного белка, между которыми располо-жен бимолекулярный слой липи-дов, в липидном слое имеются отверстия — поры

Ограничивает клетку, разделяет ее с окружающей средой, обла-дает избирательной проницаемо-стью, активно регулирует обмен веществ и энергии с внешней средой, отвечает за соединение клеток в ткани, обеспечивает пиноцитоз и фагоцитоз; регу-лирует водный баланс клетки и выводит из нее «шлаки» — продукты жизнедеятельности

Эндоплаз-матическая сеть (ЭС)

Система трубочек, канальцев, цистерн, пузырьков, образованных ультрамикроскопическими мем-бранами, объединенная в единое целое с наружной мембраной

Транспорт веществ внутри клетки и между соседними клет-ками; разделение клетки на сек-торы, в которых могут проходить различные процессы.