Основы биологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Тема 1. Организм и его составные части

Тема 2. Система органов произвольного движения

Тема 3. Система органов пищеварения

Тема 4. Система органов дыхания

Тема 5. Система органов кровообращения и лимфообращения

Тема 6. Система органов мочеотделения и мочевыделения

Тема 7. Система органов размножения

Тема 8. Нервная система

Тема 9. Железы внутренней секреции

Тема 10. Органы чувств

Тема 11. Кожа. Строение кожи

Тема 1. Организм и его составные части

организм кровообращение нервный кожа

Тело животных состоит из бесчисленного множества клеток. Клетки представляют собой структурные элементарные образования, которые в совокупности образуют разные ткани и органы тела животных. В организме деятельность клеток тесно связана между собой и жизнедеятельность одних клеток зависит от жизнедеятельности других. Благодаря регулирующим системам (эндокринной, нервной, сосудистой) организм, состоящий из множества разных клеток, функционирует как единое целое. Все живые клетки - сложнейшие биохимиические системы. Форма и размер клеток животных разнообразны и определяются той функцией, которую выполняет клетка. Встречаются клетки отростчатые, веретеновидные, плоские, кубические, цилиндрические и т.д., но преобладающей формой являются округлая и овальная (рис.85). Размер большинства клеток от 5 до 30 мкм, а яйцевые клетки у млекопитающих достигают 150 - 200мкм.

Все клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы (рис.86). Только при сохранности и взаимодействии ядра и цитоплазмы возможна нормальная жизнедеятельность клетки.

Цитоплазма и её органеллы.

Цитоплазма представляет собой коллоидную систему, состоящую из закономерно взаимосвязанных органических и неорганических веществ. В состав цитоплазмы входят белки, жиры, углеводы, аминокислоты, азотистые основания (пурины и пиримидины), минеральные соли, ферменты и другие вещества. В цитоплазме происходят процессы жизнедеятельности клетки: дыхание, накопление энергии, синтез веществ, свойственный данной клетке.

Все структуры цитоплазмы клеток подразделяют на органеллы - структурные постоянные образования в любой клетке, выполняющие различные функции, необходимые для её жизнедеятельности; включения, временно возникающие в клетке в зависимости от её функционального состояния; специализированные структуры, связанные с выполнением определённых функций.

Органеллы цитоплазмы. К органеллам цитоплазмы относятся плазмолемма, цитоплазматическая сеть, рибосомы, пластинчатый комплекс, митохондрии, центросома (клеточный центр), лизосомы, микротрубочки, пероксисомы. Перечисленные органеллы выполняют совершенно разные, строго определённые функции и обладают своей структурой. Кроме указанных органелл, клетки некоторых тканей в зависимости от особенностей их функции имеют специальные структуры: в нервных тканях - это нейрофиламенты, в клетках эпителия - тонофибриллы, обеспечивающие прочность клеток и их объединение в пласт и др.

Плазмолемма, или плазматическая мембрана, представляет собой поверхностный, более уплотнённый слой полужидкой цитоплазмы. Задача плазмолеммы - сохранять внутреннюю среду клетки, отличную от внешней, и поддерживать постоянство микросреды, окружающей клетку. Плазмолемма - типичная элементарная мембрана толщиной 9-10нм, состоящая из трёх слоёв (рис.91) обеспечивающих возможность входа в клетку и выхода из неё водо- и жирорастворимых веществ. Плазмолемма выполняет не только функцию изолята и защиты клетки от разных раздражающих и вредных факторов внешней среды, но и является носителем исходного материала для формирования и развития таких органелл клетки, как цитоплазматическая сеть, лизосомы различного качества и состава ферментов, митохондрий.

Цитоплазматическая сеть представляет собой скопление двухслойных липопротеиновых мембран (см. рис.91). Различают два вида цитоплазматической сети: гранулярную и аганулярную. На поверхности аганулярных гладких мембран рибосомных гранул не бывает. На поверхностях гранулярных мембран находятся рибосомы. В цитоплазматической сети совершаются сложнейшие процессы по синтезу белковых веществ и другие процессы метаболизма.

Рибосомы - это небольшие субмикроскопические образования, представляющие собой гранулы диаметром до 35нм. Они состоят из белка и рибонуклеиновой кислоты. В рибосомах осуществляются сложнейший процесс синтеза белков по заданной программе, переданной с молекулой информационной РНК из ядра клетки. Создаётся и РНК только с помощью и на основе ДНК, расположенной в хромосомах ядра.

Пластинчатый комплекс при рассмотрении в оптическом микроскопе представляется в виде густой сети или клубка нитей, лежащего поблизости от ядра (см. рис.91); под электронным микроскопом - это системы параллельно расположенных гладких липопротеиновых двойных мембран, образующих замкнутые щелевидные канальца, полости и пузырьки.

Митохондрии - многочисленные органеллы диаметром 0,4-1мкм. Они имеют вид овалов и нитей, могут свободно перемещаться в цитоплазме, образуя скопления в определённых местах. Митохондрии состоят из мембран и гребней и жидкого матрикса, заполняющего все пространства между мембранами. В мембранах содержатся дыхательные ферменты, обеспечивающие перенос электронов. В системе матрикса имеются ферменты, участвующие в других внутриклеточных процессах.

Центросома (клеточный центр) - это специфическая органелла, всегда выполняющая разные локомоторные функции (см. рис.86,91). Структурно она состоит из двух центриолей, окружённых светлым ободком цитоплазмы. Центросома расположена поблизости от ядра клетки. Функция центриолей - двигательная: передвижение хромосом к разным полюсам делящейся клетки, движения хвостика сперматозоидов и т.д.

Лизосомы - органеллы клетки, выполняющие функцию органов пищеварения в клетке. Лизосомы имеют вид мелких пузырьков диаметром около 0,5мкм, поверхность которых покрыта оболочкой, являющаяся частью оболочки самой клетки. Жидкие питательные продукты, адсорбируясь сначала на определённом участке клеточной оболочки, втягиваются внутрь клетки, опутываясь участком вывернутой оболочки. Такие пузырьки с питательным веществом обособляются, затем отделяются от клеточной оболочки и самостоятельно существуют в цитоплазме клетки, приобретая название лизосом. Внутри лизосом всегда имеется до 10 ферментов, переваривающие захваченные лизосомой частички. Случайное разрушение оболочек лизосом может привести к самоперевариванию всей клетки и её гибели.

Микротрубочки образованы фибриллами, состоящими из глобулей. Представляют собой лабильную систему. При понижении температуры до 0 ⁰С могут исчезать, а при повышении - восстанавливаться, т.е. обладают способностью к самосборке. Функции микротрубок транспортная, опорнокаркасная.

Пероксисомы - небольшие вакуоли с одинарной мембраной и мелкозернистым содержимым. Они, вероятно, участвуют в синтезе углеводов из белка и жиров.

Включения - это часто встречаемые, но необязательно присутствующие органические и неорганические вещества клетки. Они появляются (и исчезают) в клетке и исчезают в зависимости от условий её обмена и интенсивности функций. К ним относятся белковые гранулы, жировые капельки (запасной питательный материал), углеводы (энергетический источник клетки), пигментные включения (естественно окрашенные органические вещества): липофусцин (пигмент изнашивания) жёлто-бурого цвета; меланины чёрного или жёлто-коричневого цвета, от которых зависит цвет кожи. В состав клеток в качестве включений входят витамины А, В, С, а также другие элементы в виде зёрен или капелек.

Межклеточное вещество. Каждая клеточная система выделяет в межклеточное пространство специфические вещества, которые, подвергаясь перекристаллизации образуют системы сложнейших полимерных волокон, мембран, отделяется студневидное аморфное вещество. Эти системы пропитываются солями кальция, фосфора. Межклеточное вещество в разных органах и тканях специфическое - жидкое, студенистое, волокнистое, мягкое, твёрдое, эластичное.

Неклеточные структуры. Кроме клеточных структур и межклеточного вещества встречаются и неклеточные структуры: поперечнополосатая мышечная ткань, временные органы, возникающие во время эмбриогенеза и др. неклеточные образования занимают в теле животного большую часть. Их называют симпластами. Симпласты состоят из общей массы цитоплазмы и множества ядер, свободно плавающих в ней. Клеточных границ и отдельных клеточных оболочек в сипластах нет. Подобно тому, как гигантская многоядерная клетка может в определённых условиях разделиться на ряд одиночных и одноядерных клеток, симпласт способен как бы рассыпаться на множество независимых клеток.

В процессе эмбрионального развития симпластическое состояние часто используется, а в некоторых случаях оно остаётся на всю жизнь как необходимая структурная организация, например в виде скелетной мускулатуры.

Ядро и деление клеток.

Ядро - это важнейшая часть клетки. Именно оно определяет специфику жизненных свойств клетки, передающихся по наследству. В связи с этим без ядра клетки существовать и размножаться не могут. В ядре различают ядерную оболочку, ядрышко, хроматин и ядерный сок.

Ядро обычно расположено в центральной части клетки (см.рис.86) и обособлено от окружающей его цитоплазмы с помощью ядерной оболочки, или мембраны. Ядерная оболочка состоит из двух слоёв тонких мембран толщиной по 8нм разделённых пространством около 25нм. Наружная (обращённая к цитоплазме) мембрана ядерной оболочки сходна с системой цитоплазматических мембран и связана с ней. В ядерной оболочке через каждые 100-200нм друг от друга имеются отверстия, или ядерные поры. Диаметр пор около 100нм. На периферии каждой поры наружная мембрана ядерной оболочки, не прерываясь, переходит во внутреннюю. Через ядерную оболочку идёт непрерывный обмен химической информацией.

Форма ядер разнообразна. Обычно в клетке бывает одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки. По объёму ядро в 3-4 раза меньше общей массы цитоплазмы.

В ядре всегда имеется одно, а иногда два-три ядрышка. Ядрышко - это производное определённого локуса хромосомы, на котором образуется рибосомная РНК (рРНК), поступающая в цитоплазму. В ядрышке содержится РНК, ДНК и белок. Оболочки в ядрышке нет.

Хроматин в ядре содержится в виде зёрнышек и глыбок. Хроматин - это хромосомы в определённом состоянии спирализации. Хроматин состоит из ДНК, РНК и белков.

Ядерный сок - это коллоидный раствор белка, в котором происходит диффузия метаболитов и перемещение рибосомного, информационного и транспортного рибонуклеопротеида (рРНК, иРНК, тРНК) к ядерным порам.

В основе всех форм размножения лежит деление клетки. По характеру распределения ядерного материала между дочерними клетками различают два способа деления клеток: непрямое - митоз или кариокинез и прямое - амитоз. У половых клеток наблюдается и редукционное деление - мейоз.

Митоз - обеспечивает очень точное распределение между дочерними клетками ядерной ДНК, находящейся в хромосомах. Весь жизненный цикл клетки обычно делят на две основные стадии: интерфазу - около15ч и митоз (деление) - около 1ч. В интерфазе проходят сложнейшие процессы синтеза белковых и других веществ, а также рост клетки. Интерфаза соответствует той части цикла, которая заключена между двумя последовательными фазами митоза. Стадия интерфазы подразделяется на три периода. Первый - постмитотический наступает сразу после деления, длится примерно 3ч. В это время усиленно растёт цитоплазма молодой, только что разделившейся клетки, идут подготовительные процессы с удвоением центриолей центросомы. Второй период - синтетический длится у зародышей до 7ч. В это время осуществляется синтез и редупликация (удвоение) молекул ДНК, каждая хромосома становится двойной. Третий период - премитотический длится в среднем 2ч. За это время в клетке накапливается энергия, необходимая для наступающего митоза и начинается спирализация хромосом. После этого периода начинается стадия деления или митоза, протекающего непрерывно в четыре фазы: продаза, метафаза, анафаза и телофаза. Весь процесс в животных клетках занимает 1-1,5ч.

В профазе в ядре сначала обнаруживается более плотный, а затем более рыхлый клубок спирализующихся хроматиновых нитей. Ядрышко и ядерная оболочка постепенно исчезают. Центросома немного увеличивается. Её центриоли начинают расходиться и располагаться на противоположных полюсах клетки (рис.92 а, б, в, г). Хроматиновый клубок разбивается на отдельные хромосомы, и начинается вторая стадия деления - метафаза.

На стадии метафазы вокруг каждой центриоли на полюсах клетки образуются ахроматиновые лучи, которые вместе с центриолями образуют ахроматиновое веретено (рис.92,д). Хромосомы лежат непосредственно в цитоплазме. Они ещё более уплотняются и довольно точно в одной плоскости распологаются на экваторе веретена в виде звезды. Образуется так называемая экваториальная пластинка. В метафазе каждая хромосома становится двойной (состоит из двух идентичных половинок - хроматид). Все хромосомы в метафазе ярко окрашиваются основными красками, кроме места прикрепления нити веретена, или центромера. Отдельные нити веретена каким-то образом прикрепляются к центромеру каждой из половинок расщепившейся хромосомы и начинают растаскивать их с центра к разным полюсам.

В анафазе сестринские хромосомы (половинки расщепившихся хромосом) подтягиваются, к разным полюсам веретена образуя независимые группы в виде двух дочерних звёзд в одной клетке (рис.92е). В этой стадии начинается деление цитоплазмы. В месте экваториальной плоскости веретена появляется бороздка, постепенно углубляющаяся.

В телофазе (рис.92,ж, з, и) между хромосомами образуется ядерный сок. Хромосомы деспирализуются, слабее окрашиваются и, сильно удлиняясь, становятся невидимыми. Снова появляются глыбки хроматина и тяжи. Вокруг каждой такой группы хромосом образуется ядерная оболочка, формируется новое ядрышко - постепенно создаются два новых ядра интерфазного типа. Углубляющаяся бороздка на экваторе клетки разобщает цитоплазму на две части. В стадии телофазы из одной клетки возникают две новые, которые начинают своё развитие с интерфазы.

Митоз - это тончайший механизм, созданный в эволюции, с помощью которого материал каждой из хромосом во время деления тончайшим образом распределяется между двумя новыми клетками.

Каждому виду животных свойственно строго определённое диплоидное (двойное) количество хромосом (один набор приходит от одного родителя, а другой - от другого). Например, если делящаяся клетка коровы имела 60 хромосом, то возникающие из неё две новые клетки получают тоже по 60 половинок, которые в интерфазе удваиваются. Так, в последующем ряду делений будут возникать всё новые клетки с тем же количеством хромосом, которое было присуще исходной делящейся клетке.

Амитоз протекает без образования нитей веретена, не происходит спирализации хромосом. Вначале делится ядрышко путём простой перешнуровки. Затем в ядре образуется перетяжка, которая постепенно делит его на две части. Вслед за делением ядра делится цитоплазма, и возникают две дочерние клетки. Амитоз в жизни многоклеточных организмов занимает незначительное место.

Мейоз приводит к уменьшению числа хромосом вдвое, осуществляется в половых железах (семенниках и яичниках) во время созревания половых клеток. Мейоз, как и митоз, складывается из ряда последовательных фаз. Процесс мейоза приводит к тому, что зрелые половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки) несут уменьшенный вдвое набор хромосом. В процессе оплодотворения половые клетки сливаются и снова восстанавливают исходное двойное диплоидное число хромосом, присущее данному виду животных.

Продолжительность жизни различных видов клеток неодинаково, и в сложном многоклеточном организме происходит постоянная смена клеток. Например, эпителиальные клетки слизистой оболочки желудка у человека сменяются каждые трое суток. Некоторые клетки (костные, хрящевые, эритроциты), закончив своё развитие, полностью теряют способность к размножению, а нейроны (нервные клетки) прекращают размножаться на ранней стадии развития организма.

Химический состав клеток.

Химический состав клеток различных организмов зависит от выполняемых клеткой функций и её морфологических особенностей.

Однако, элементы, входящие в её состав, одинаковы. Клетка состоит из органических и неорганических веществ. К неорганическим веществам относятся вода и соли. В костной ткани воды 20%, в мышечной - 70%. Вода способствует ходу реакции, и сама участвует в разнообразных обменных процессах. В цитоплазме клетки содержится 2-5% солей. Они регулируют осмос, от них зависит состояние напряжения клетки. Особенно важны минеральные соли калия, натрия, кальция, магния, фосфора. Однако специфика живой клетки определяется органическими веществами: углеводами, жирами и белками. Углеводы при окислении выделяют энергию, используемую в жизненных процессах клетки. Жиры доставляют организму ещё большее количество энергии. Белки являются строительным материалом клетки. Синтезированные из аминокислот белки из рибосом поступают в цитоплазматическую цепь, а по ней транспортируются к определённым участкам клетки. Таким образом, возникают белковые молекулы определённого вида, которые приобретают соответствующую объёмную форму. Так осуществляются белковые скопления и создаются макроструктуры организма взрослого животного - мышцы, сухожилия, кости и т.д.

Ткани.

Система клеток и неклеточных структур, характеризующаяся общим типом обмена веществ, общими чертами происхождения строения и функции, называются тканями организма. В организме животных имеется четыре типа тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные. Соединяясь друг с другом, однородные по строению, функции, положению ткани образуют органы.

Эпителиальные ткани.

Эпителиальная ткань является пограничной тканью между организмом и окружающей средой. Эпителий покрывает всю наружную поверхность, пищеварительный тракт, дыхательные и мочеполовые пути, все серозные оболочки полостей тела. Клетки тесно расположены одна к другой, промежуточного межклеточного вещества между ними очень мало. Среди эпителиальных тканей различают две группы: покровные эпителии и железистые.

Покровные эпителии.

Покровные эпителии разрастаются большим пластом. Они всегда расположены на тонкой прослойке или базальной мембране, отделяющей их от подлежащей соединительной ткани.

Среди покровных эпителиев различают многослойные и однослойные (рис.99,100). В однослойном эпителии имеется только один слой клеток, которые располагаются непосредственно на базальной мембране, а в многослойном эпителии только самые глубокие цилиндрические, или ростковые, клетки лежат на базальной мембране, а вышележащие слои клеток не имеют с ней прямой связи. К покровным эпителиям относится мезотелий, выстилающий все серозные оболочки внутренних органов и внутренних полостей.

В зависимости от высоты и формы клеток различают однослойный плоский, кубический, цилиндрический или призматический эпителий, а также однослойный многорядный мерцательный эпителий.

В зависимости от выполняемой функции различают реснитчатый эпителий с ресничками на одном конце клеток (выстилает поверхности дыхательных путей), каёмчатый - с кутикулярной каёмкой на дистальном кончике клеток (выстилает внутреннюю поверхность кишечника и выполняет функцию всасывания питательных веществ).

К многослойным эпителиям относят многослойный плоский эпителий, выстилающий внутреннюю стенку мочевого пузыря и мочеточника, многослойный цилиндрический - в носовой полости (см. рис.100).

У высших позвоночных многослойный плоский эпителий покрывает всю поверхность кожи (называется эпидермисом), слизистую оболочку полости рта, пищевода, преджелудков жвачных, преддверия носа, влагалище, конечную часть прямой кишки, роговицу глаза.

Многослойный плоский эпителий кожи хорошо предохраняет тело животного от воздействия разных вредных внешних и раздражающих факторов. Ороговевшие омертвевшие эпителиальные клетки, сосредотачиваясь в определённых местах тела животного, превращаются в такие роговые органы как рога, копыта, клювы у птиц и др.

Железистые эпителии.

Все железы в организме животных настроены из эпителиальных клеток. Они синтезируют и накапливают в цитоплазме капли или гранулы различных органических веществ (секрет), которые периодически могут эвакуироваться за пределы клетки.

Железы бывают одноклеточными. Они выделяют слизь и встречаются в многорядном однослойном реснитчатом и однослойном каёмчатом эпителии. Обычно железы - это многоклеточные образования. Если выделяемый секрет многоклеточной железы выводится из клеток по системе трубчатых выводных протоков, то такие железы называют экзокринными. Они выделяют свой секрет по протокам в какую-либо полость тела или за пределы организма. К таким железам относятся молочные, потовые, сальные. Если железы не имеют выводных протоков и выделяемый ими секрет поступает в кровяное русло через стенки капилляров, то их называют эндокринными. К ним относятся щитовидные, гипофиз, надпочечники и др. Экзокринные железы построены более сложно, в них всегда различают концевые секретирующие отделы, например в молочной железе, и систему выводных трубчатых отделов.

В структурный состав всех желез входят не только секретирующие эпителиальные клетки, но и соединительная ткань в виде соединительных прослоек, объединяющих и связывающих все эпителиальные клетки в железистый орган. По прослойкам проходят кровеносные сосуды, питающие железу, и нервы, регулирующие её жизнедеятельность.

Соединительные ткани.

Соединительная ткань составляет более 50% массы тела. Различают жидкую соединительную ткань, например кровь и лимфу, часто встречается рыхлая соединительная ткань, формирующая опорные остовы и прослойки для органов. К плотной соединительной ткани относятся собственно кожа, сухожилия, связки, хрящи и твёрдая соединительная ткань. В соединительной ткани межклеточное вещество преобладает в количественном отношении над клетками. Клетки обычно отросчатые. Межклеточное вещество представлено из коллагеновых и эластических волокон, пространство между которыми заполнено основным веществом, содержащем белково-углеводные комплексы. Коллагеновое волокно представляет собой пучок фибрилл, состоящих из протофибрилл, которые образованы макромолекулами белка коллагена. Молекула коллагена - это тройная полипептидная цепочка длиной около 280нм, диаметром около 1,5нм. В отличие от коллагеновых эластические волокна не имеют пищевой (не перевариваются в желудке человека) и хозяйственной ценности и являются балластным материалом. Они состоят из белковых нитей проэластина.

Мезенхима.

Мезенхима - это эмбриональная, исходная соединительная ткань. Она является родоначальницей всех видов соединительной ткани взрослого животного. Мезенхима состоит из мелких отросчатых, рыхло расположенных клеток, которые, соприкасаясь своими отростками, создают синтиций. Между клетками расположено полужидкое или студенистое промежуточное вещество. Уплощённые вытянутые клетки, адсорбируясь на поверхности потоков межтканевой жидкости, создают первый слой всех кровеносных сосудов, вплоть до внутренней стенки сердца и называются эндотелиальными.

У взрослых животных мезенхима не остаётся, она превращается в ретикулярную ткань, в студенистом промежуточном веществе которой появляются ретикулиновые волокна.

Ретикулярная ткань образует остов кроветворных органов - костного мозга, селезёнки и лимфоузлов. Встречается в слизистой оболочке кишечника, почках, печени и других органах.

Кровь.

Кровь (жидкая соединительная ткань) состоит из клеточных форменных элементов и межклеточного, промежуточного вещества (плазмы). К клеточным элементам относятся эритроциты, лейкоциты, кровяные пластинки (у млекопитающих) и тромбоциты (у птиц).

Эритроциты - красные безъядерные клетки, округлые двояковогнутые в диаметре 7-8мкм. У птиц они имеют палочковидные ядра. В цитоплазме до 33% белка - гемоглобина. Гемоглобин соединяется с кислородом воздуха, отдаёт его окружающим тканям, циркулируя в кровеносном русле по всему организму. Таким образом, эритроциты участвуют в процессе дыхания животного. В организме взрослого животного - до 400-500 триллионов эритроцитов. Каждую секунду рождается и погибает около 3 млн. эритроцитов, живут они 120-130 дней, образуются в красном костном мозге.

Лейкоциты - белые кровяные клетки, бесцветны. Лейкоциты имеют ядра и органеллы. Они делятся на две группы: зернистые и незернистые. Зернистые лейкоциты содержат в цитоплазме белковые гранулы (зёрна), а незернистые лишены их. В группу зернистых лейкоцитов входят нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, а в группу незернистых - лимфоциты.

Нейтрофилы являются фагоцитами. Они могут мигрировать за пределы сосудов и всюду энергично захватывают все инородные и вредные элементы, попавшие в организм. Поэтому их часто называют микрофагами.

Эозинофилы участвуют в обезвреживании чужеродных и разрушающихся белков.

Базофилы составляют 0,5-1% общего количества лейкоцитов. Их количество увеличивается при введении в кровь чужеродного белка.

Малые лимфоциты, накапливаясь в очагах воспалений, начинают размножаться путём митоза и дают новые формы крупных клеток, называемых макрофагами. Они становятся фагоцитами, поглощающими не только микрофлору, но и отмирающие клетки воспалённых тканей, очищая тем самым места воспалений для восстановления нормальной ткани.

Средние лимфоциты всегда уходят в периферическую кровь, а большие лимфоциты остаются в селезёнке, костном мозге.

Моноциты - это крупные, энергично фагоцитирующие лейкоциты.

Кровяные пластинки у млекопитающих представляют собой небольшие, отделившиеся от соответствующих кровяных клеток частички цитоплазмы. Они принимают активное участие в процессе свёртывания крови.

Плазма крови (жидкое межклеточное вещество) богата белками, содержит железо и фибриноген. Оставшаяся после выпадения фибрина часть плазмы называется сывороткой.

Лимфа - это производное плазмы крови. Циркулируя по кровеносным сосудам, часть плазмы крови проникает через стенки капилляров. Смешиваясь с межклеточной тканевой жидкостью, плазма крови становится лимфой. Проходя через лимфатические узлы, лимфа очищается от инородных веществ и бактерий и сильно обогащается свежими лимфоцитами. По лимфатическим сосудам лимфа поступает в грудной проток и оттуда в венозную кровь. Грудной проток крупного рогатого скота обладает мощной гладкомышечной оболочкой, ежедневно перекачивающей 5-6л «белой крови».

Рыхлая соединительная ткань.

Рыхлая соединительная ткань пронизывает все ткани и органы в виде прослоек и оболочек. В её состав входят клетки и промежуточное межклеточное вещество, представленное двумя типами волокон - коллагеновыми и эластическими (рис.108). к клеточным элементам рыхлой соединительной ткани относятся фибробласты, гистиоциты.

Фибробласты - это многоотростчатые клетки производят волокнистое промежуточное вещество проколлаген (предшественник коллагена).

Гистиоциты - это отростчатые клетки являющиеся активными фагоцитами.

Жировая ткань.

Жировая ткань - это производная рыхлой соединительной ткани и образуется за счёт скопления в рыхлой соединительной ткани липоцитов. Размер липоцитов может достигать 150мкм. У более упитанных животных размер их крупнее, чем у менее упитанных. Жировая ткань образуется в определённых местах тела животного. Жировая ткань спины у свиней содержит остатки подкожной мышечной ткани и нередко волосяные луковицы, и волосяные сумки. Наружный слой называется кожной жировой тканью, он содержит 88,4% жира. Внутренний слой называется подкожной жировой тканью. Она рыхлая и содержит 94,2% жира. Жировая ткань почек состоит из липоцитов, окружающих мочеточники. Перикордовая жировая ткань у крупного рогатого скота содержит много коллагеновых волокон. Жировая ткань расположена и под брюшной. В некоторых случаях в соединительных клетках жировой ткани у свиней обнаруживаются пигментные пятна коричневого или чёрного цвета. При распаде жиров высвобождается большое количество воды, выделяется энергия.

Пигментная ткань - представляет собой скопление меланоцитов и меланофоров. Меланоциты (меланобласты) синтезируют меланины (естественные краски), а меланофоры, как фагоциты, заглатывают зёрна пигмента, выделяемые меланобластами. Много пигментных клеток в сосудистой оболочке глаза и радужине.

Плотные соединительные ткани.

Различают коллагеновую и эластическую плотные оформленные соединительные ткани. К ним относятся сухожилия, связки, фасции и др.

Сухожилия прочно связывают мышцы скелета. Они построены из разных пучков колла-геновых волокон, идущих в одном направлении, т.е. упорядоченно (рис. 111) в сухожилиях различают три порядка коллагеновых волокон. Пучки I порядка - это коллагеновые волокна, отделённые друг от друга сухожильными клетками. Совокупность пучков I порядка, объединённая тонкой прослойкой рыхлой соединительной ткани, составляет пучки II порядка. Совокупность пучков II порядка составляет пучки III порядка. Они окружены значительно более толстой прослойкой соединительной ткани (см. рис.111) в прослойках между пучками II и III порядков проходят кровеносные сосуды и нервные волокна, питающие и иннервирующие сухожилия.

Плотная оформленная эластическая соединительная ткань в основном состоит из эластических волокон и прослоек рыхлой соединительной ткани, содержащей коллагеновые волокна и фибробласты. Эластическая ткань расположена в основном в связках. Эластическая ткань представлена также и обширными мембранами, например, в стенках крупных артерий и других органах.

Дерма кожи является представителем плотной неоформленной соединительной ткани. Она тоже в основном состоит из плотной сети коллагеновых волокон расположенных разнонаправлено. В ячейках сети расположены мелкие островки рыхлой соединительной ткани с кровеносными сосудами, питающими кожу, и редкими жировыми клетками.

К плотным тканям относятся хрящевая и кожная ткани.

Хрящевая ткань. Хрящевая ткань характеризуется плотным основным промежуточным веществом, в котором располагаются группами и поодиночке хрящевые клетки без отростков (хондроциты). Хрящевая ткань выполняет опорную функцию и является основой для закладки скелета животного. У взрослых животных хрящ встречается на суставных поверхностях, кончиках рёбер, в стенках трахеи и бронхов, ушной раковине и других местах. Хрящи состоят из большого количества межклеточного вещества и клеточных элементов. Основное промежуточное вещество нестолько плотно, что в него не прорастают сосуды и нервы. Поэтому хрящи питаются с поверхности через их надхрящницу путём диффузии веществ. По строению промежуточного вещества различают три вида хрящей: гиалиновый, эластический и волокнистый (рис.113). клетки надхрящницы хондробласты размножаются путём митоза и, обводняясь, превращаются в хондроциты, увеличивая общую массу развивающегося хряща или заполняя места после его повреждения.

Гиалиновый (или стекловидный) хрящ характеризуется своей прозрачностью, имеет голубоватый оттенок. Он встречается на суставных поверхностях, кончиках рёбер, в носовой перегородке, трахее и бронхах. Диаметр хондроцитов 3-30мкм, форма их округлая, овальная, угловатая, дисковидная. Хондроциты часто расположены группами по две-четыре - это так называемые изогенные группы. Хрящевые клетки, лежащие ближе к надхрящнице всегда располагаются по одиночке. Основное промежуточное вещество гиалинового хряща состоит из аморфного и волокнистого (коллагенового) материалов. Чем старше животное, тем резче выражено содержание основного вещества, в результате создаются более тёмные пятна вокруг групп и отдельных клеток. В хряще с возрастом накапливаются соли извести, хрящ становится более хрупким.

Эластический хрящ в основном веществе кроме коллагеновых волокон содержит сеть эластических волокон, которые придают всему хрящу большую эластичность и гибкость, а также желтоватую окраску и меньшую прозрачность. Хондроциты и изогенные группы окружены более тёмными капсулами. Клетки и изогенные группы в эластическом хряще расположены столбиками (см.рис.113,б). эластический хрящ имеется в ушной раковине, в надгортаннике, наружном слуховом проходе, дыхательном горле северного оленя. В эластическом хряще процессы обызвествления всегда отсутствуют.

Волокнистый хрящ - это разновидность гиалинового хряща в котором содержатся упорядоченно расположенные пучки коллагеновых волокон значительного диаметра. Создаётся полосатая структура, в которой полосы гиалинового хряща чередуются с пучками коллагеновых волокон (см.рис.113,в). Волокнистый хрящ занимает промежуточное положение между гиалиновым хрящом, сухожилиями и фасциями. Он постоянно переходит от гиалинового хряща в оформленную соединительную ткань. Из волокнистого хряща состоят межпозвоночные диски (мениски), а также места переходов от сухожилий к костям. Хрящевая ткань помимо опорной функции принимает участие в обмене углеводов.

Костная ткань.

Костная ткань составляет основу скелета животного. Она выполняет опорную функцию, способствует сохранению нормального содержания кальция и фосфора в крови и других тканях и органах животного. Костная ткань возникает из мезенхимы и состоит из отростчатых клеток - остеоцитов и большого количества промежуточного вещества - оссеина, пропитанного фосфатом кальция (до 85%), который и придаёт твёрдость костям. В минеральный состав кости входят карбонат кальция (10%), хлорид натрия (3,2%), фосфат магния и фторид кальция (0,3%).

В процессе старения количество неорганических солей в костях увеличивается, поэтому кости у старых животных становятся более хрупкими и легче подвергаются переломам.

Промежуточное вещество кости состоит аморфного и волокнистого белкового вещества. Волокнистое вещество состоит из оссеиновых волокон, по составу очень близких к коллагеновым. Различают два типа костной ткани: грубоволокнистые и пластинчатые или тонковолокнистые. В грубоволокнистой костной ткани коллагеновые волокна располагаются беспорядочно в виде войлока, а в тонковолокнистой - упорядоченно: в одной пластинке в одном направлении, а в другой, соседней - в ином направлении. Грубоволокнистая костная ткань у взрослых животных встречается только в определённых местах (в черепных швах, в местах прикрепления сухожилий к костям). Все остальные грубоволокнистые кости зародышей у взрослых животных заменяются на пластинчатые.

Пластинчатые кости состоят из упорядоченно расположенных костных пластинок. Костные клетки располагаются в промежуточном веществе кости как между пластинками, так и внутри них.

В каждой кости различают компактное вещество и губчатое. Компактное вещество расположено снаружи и состоит из спрессованных между собой лпастин и хорошо развито в стенках трубчатых костей.

Губчатое вещество кости состоит из множества костных пластин, расположенных в строгом соответствии с законами механики. Это создаёт облегчённость и обеспечивает этой части кости большое сопротивление на разлом. В ячейках между перекладинами губчатого вещества находится красный костный мозг и кровеносные сосуды. Губчатое вещество находится в эпифизах трубчатых костей и во внутренних костях плоских костей.

Компактное вещество диафиза трубчатой кости состоит из трёх слоёв: наружного и внутреннего слоёв общих генеральных костных пластинок и среднего остеонного слоя (рис.114). Наружный слой общих пластин окружает всю поверхность кости. В некоторых местах проходят прямые прободающие каналы, по которым в кость из надкостницы, окружающей кость, входят кровеносные сосуды. Они идут радиально и проходят в средний остеонный слой.

В стенке трубчатой кости средний слой, или гаверсова система, самый толстый. В нём по так называемым гаверсовым каналам проходят в продольном направлении кровеносные сосуды. Диаметр гаверсовых каналов остеона 10-100мкм. Каждый канал остеона окружён системой собственных костных пластин (от 5 до 20 шт.). Таким образом, гаверсов канал, проходящий по нему кровеносный сосуд и система пластин, окружающих канал, в совокупности составляют отдельную морфологическую единицу, называемую остеоном. Вокруг каждого остеона обнаруживается тонкая спайная линия из бесструктурного склеивающегося вещества. В промежутках между отдельными остеонами находятся системы вставочных пластин. Они не связаны с кровеносными сосудами и являются остатками разрушенных остеонов.

Внутренний слой общих пластин также состоит из концентрически расположенных костных пластин, но значительно тоньше, чем средний остеонный слой. Самая внутренняя стенка этого слоя непосредственно окружает костную полость, в которой помещается костный мозг.

Итак, стенка свежей трубчатой кости состоит из надкостницы, наружного слоя общих пластин, остеонного и внутреннего слоёв общих пластин. Костный мозг расположен в центральной костномозговой полости.

Кость взрослого животного в разных своих участках постоянно перестраивается по всей толщине. Чем старше кость, тем больше в ней отложено минеральных солей. Между костными пластинами всех систем залегают удлинённые (в виде многоножек) костные клетки или остеоциты. Это живые клетки, но, находясь в замурованном виде, они делиться не могут.

Мышечная ткань.

Мышечная ткань в живом организме выполняет только двигательную функцию и составляет у крупного рогатого скота свыше50%. Она бывает двух видов: гладкая и поперечнополосатая (исчерченная).

Гладкая мышечная ткань развивается из мезенхимы, т.е. имеет соединительнотканное происхождение. Гладкая мышечная ткань состоит в основном из мелких веретеновидных клеток длиной от 15 до 200мкм, диаметром от 2 до 20мкм (рис.115). ядро овальное или палочковидное, расположено примерно посередине клетки. В цитоплазме клетки имеется множество тонких белковых нитей, называемых миофиламентами. Филаменты представлены трёх видов: актиновые (тонкие) толщиной 7нм, миозиновые (толстые) толщиной 17нм и промежуточные толщиной 10нм. Актиновые и миозиновые укорачивают клетку, обуславливая её сокращение. Промежуточные располагаются пучками и при укорочении клетки препятствуют её избыточному расширению.

Гладкомышечные клетки с помощью прослоек соединительной ткани собраны в мощные пласты (рис.115,б) с густой сетью кровеносных сосудов и нервов.

Пласты гладкой мышечной ткани состоят из 2-3 слоёв с разным направлением в них гладких мышечных клеток. Между слоями расположены тонкие прослойки рыхлой соединительной ткани. Гладкая мышечная ткань располагается в кровеносных сосудах, стенках желудка, кишок, матки, мочевого пузыря, т.е. входит в состав субпродуктов. Отдельные тонкие пучки гладкомышечных клеток обнаруживаются в коже животного в виде мышц, поднимающих волос, в стенках выводных протоков.

Гладкая мышечная ткань имеет ряд особенностей: она обладает большой силой (передвигая в кишечнике значительные массы пищи), обладает слабой утомляемостью, медленным сокращением и медлительностью движений (в стенке кишечника гладкая мускулатура сокращается 12 раз в 1 мин, а в селезёнке - только 1 раз), а также она не подчиняется воле животного.

Поперечнополосатая мышечная ткань - основа мяса. Её количество изменяется обратно пропорционально содержанию в туше жировой ткани, которое зависит от возраста, породы и кормления.

Поперечнополосатая мышечная ткань наиболее питательна и усваемая из всех тканей. В зависимости от приёмов технологической обработки она способна приобретать новые органолептические свойства.

Скелетная мышечная ткань. Поперечнополосатые мышечные волокна имеют вид тонких длинных цилиндров с тупыми или слегка заострёнными концами. Длина волокон от нескольких миллиметров до 13-15 см, диаметр 10-150 мкм. Отдельные совокупности или пучки таких волокон составляют отдельные мышцы убойного скота. В них волокна расположены продольно в одном направлении.

В каждом поперечнополосатом мышечном волокне различают наружную оболочку - сарколемму, цитоплазму или саркоплазму, многочисленные овальные ядра и белковые тончайшие нити (миофибриллы).

Оболочка волокна - это тонкая прозрачная плёнка, состоящая из двух слоёв: наружного слоя оболочки, называемого базальной мембраной и собственной оболочкой волокна или плазмолеммы. Под сарколеммой расположены жидкая саркоплазма и плавающие в ней по периферии многочисленные удлинённо-овальные ядра. Структура, когда в общей массе цитоплазмы располагаются многочисленные свободные ядра, называется симпластом.

Форма ядер мышечных волокон определяется степенью сокращения мышечного волокна. Если волокна находятся в расслабленном состоянии, то ядра имеют овальную или палочковидную форму, если резко сокращены - округлую форму.

Саркоплазма располагается в мышечном волокне под сарколеммой и в глубине между фибриллами. Она содержит митохондрии, пластинчатый комплекс, рибосомы, цитоплазматическую сеть, а также растворимый пигментный белок - миоглобин, способный связывать кислород и отдавать его по мере необходимости.

Общее количество миофибрилл в разных мышечных волокнах различно (рис.118). Волокна с большим количеством миофибрилл обладают большой силой и вместе с тем быстро утомляются, так как в них мало жидкой саркоплазмы, поставляющей энергетические ресурсы для сократительных реакций миофибрилл. Волокна с большим числом миофибрилл составляют белое мясо, так как сами волокна из-за малого содержания саркоплазмы, имеющей красноватый пигмент миоглобин, кажутся беловатыми. Волокна, содержащие меньше миофибрилл, но больше саркоплазмы, имеют красноватую окраску. В таких мышечных волокнах миофибриллы собраны в отдельные пучки, среди которых расположены толстые прослойки саркоплазмы. Красные мышечные волокна с большим количеством саркоплазмы и митохондрий утомляются меньше, чем белые, но зато обладают и меньшей силой.

При рассмотрении миофибрилл под электронным микроскопом видны правильно чередующиеся тёмные и светлые диски (участки). Тёмные и светлые диски разных миофибрилл расположены строго один против другого, что в целом придаёт всему волокну поперечную исчерченность. Под действием фермента трипсина миофибриллы распадаются на структурные элементарные единицы - саркомеры. Длина саркомеров у крупного рогатого скота и свиней не превышает 4мкм. Каждый саркомер состоит из двух половинок светлого диска с полосками Z и цельного тёмного диска. Плотная полоска, проходящая по середине светлого диска, обозначается буквой Z и называется промежуточной. Следовательно, полоски Z представляют собой места связи между двумя саркомерами.

По химическому составу миофиламенты состоят в основном из белков, причём до90% приходится на миозин, актин и тропомиозин. Миозин составляет примерно 60% всего белка, длина его асимметрической молекулы достигает 200нм, диаметр - 2нм. Актин составляет 20% белков. Тропомиозин составляет 4% структурных белков. В состав миофиламентов входит также АТФ, который является источником энергии для мышечного сокращения актомиозинового комплекса.

Сердечная мышечная ткань. Сердечная мышца - это поперечнополосатая мышечная ткань, которая беспрестанно работает в течение всей жизни животного. Мышечные волокна сердца анастомозируют между собой, имеют клеточную структуру. Каждая мышечная клетка имеет сарколемму, саркоплазму, богатую гликогеном, и сравнительно мало миофибрилл. Ядра расположены в центре волокна, а миофибриллы - по периферии, по анастомозам они переходят из одного волокна в другое.

Поперечная исчерченность в сердечной мышце выявляется слабее, чем в скелетной. Работа сердечной мышцы не подчиняется воле животного. Сердечная мышца, имея симпластическую структуру и тесную взаимосвязь между волокнами, обладает большой силой, мощным запасом энергии. Потребность в энергии обеспечивает большое количество митохондрий в саркоплазме мышечной клетки.

По длине мышечных волокон сердца выявляются вставочные полоски или диски. Они бывают прямые и ступенчатые (рис.122). Они представляют собой границы соседних клеток. Миофибриллы прикрепляются к вставочным дискам, но не проходят через них.

Особенностью строения сердечной мышцы является то, что часть мышечных волокон, имея непосредственную связь с обычными волокнами сердца, значительно отличается по своему строению. В совокупности такие атипические мышечные волокна образуют систему, проводящую раздражения. Эта система расположена на границе между эндокардом и миокардом. В атипических проводящих мышечных волокнах огромное количество саркоплазмы и малое количество пучков миофибрилл. У животных с редким пульсом (коровы, овцы) атипические волокна очень толстые, их называют волокнами Пуркинье.

Возбуждение к движению сердечная мышца получает от волокон проводящей системы, а не от нервов. У эмбрионов сердце начинает автоматически и ритмично сокращаться до врастания в него нервных волокон.

Тема 2. Система органов произвольного движения

Система органов произвольного движения состоит из скелета и мышц. Она обуславливает внешнюю форму животного (экстерьер); обеспечивает различные движения тела животного, его равновесие, позу, участвует в обменных процессах организма.

Скелет представляет собой подвижную систему закономерно соединенных друг с другом в определённом порядке костей посредством сращений или суставов. Скелет подразделяется на осевой и периферический, т. е. скелет конечностей. Осевой состоит из скелета головы (черепа) и позвоночного столба. Позвоночный столб включает шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. В осевом скелете всех животных имеются общие закономерности строения: одноосность, антимерия и метамерия.

Одноосность характеризуется тем, что все отделы осевого скелета располагаются на одной оси, в результате чего в теле животного можно установить два направления: в сторону головы - краниальное (cranium - череп), в сторону хвоста - каудальное (cauda - хвост).

Антимерия выражается в том, что скелет, как и тело животного, может быть разделен одной средней сагиттальной плоскостью на две симметричные половины - антимеры (anti -против, meros - часть). Благодаря антимерии различают два направления в теле животного: в сторону средней сагиттальной плоскости -- медиальное и вправо, влево - латеральное, и ещё в сторону спины - дорсальное (dorsurm - спина), в сторону живота -- вентральное (ventrum - живот).

Метамерия или сегментация даёт возможность делить скелет и тело животного сегментальными плоскостями на сегменты и метамеры.

Строение кости как органа.

Кости построены из костной ткани и сверху покрыты надкостницей (рис. 5). В кости различают компактное костное вещество и губчатое костное вещество. Компактное вещество имеет пластинчатое строение. Различают общие наружные пластины; системы гаверсовых пластин, или остеоны; вставочные пластины, расположенные между остеонами и под надкостницей, где образуют наружный слой компактного вещества. Остеоны являются структурными и функциональными единицами костей и образованы пластинками в виде трубочек, вставленных друг в друга. В зависимости от вида животного, возраста и положения кости число этих пластинок от двух до двадцати. Размещаются эти трубочки вокруг сосудистых (гаверсовых) каналов, в которых проходят сосуды и нервы. Пластинки состоят из межклеточного вещества, в котором различают основное бесструктурное вещество и волокнистую часть. Волокнистая часть представляет собой коллагеновые волокна. Костные клетки располагается между пластинками. Бесструктурное вещество состоит из органических соединений, вступивших в тесную связь с минеральными включениями, что предает особую прочность кости.

Губчатое костное вещество находится под компактным веществом в утолщенных концах трубчатых костей, во всех коротких костях, внутри длинных изогнутых костях. Губчатое костное вещество имеет пористую структуру за счет перекладин, располагающихся по силовым линиям сжатия и растяжения. Эти перекладины образуются в процессе роста из остатков остеонов, вставочных и других пластинок. Благодаря губчатому строению повышается прочность, упругость, увеличивается поверхность костей при минимальной их массе. Между перекладинами губчатой кости находится красный костный мозг и многочисленные кровеносные сосуды.

Каждая кость снаружи окружена надкостницей, в которой проходит много кровеносных сосудов, проникающих через специальные канальца в систему гаверсовых каналов, обеспечивая питание кости. Надкостница состоит из двух слоев плотной соединительной ткани. В наружном слое располагаются толстые пучки коллагеновых волокон, во внутреннем слое - более тонкие, имеются и эластические волокна. Поверхностный слой надкостницы особенно толстый в местах прикрепления сухожилий и связок, так как пучки коллагеновых волокон проникают в толщу кости. Глубокий слой обильно снабжен клетками -- остеобластами. При росте кости они энергично размножаются, вырабатывают межклеточное вещество костной ткани и одна за другой превращаются в настоящие костные клетки вновь сформированных костных пластов. Так растет кость в толщину снаружи. В сформировавшемся организме остеобласты сохраняются в надкостнице не сплошным слоем, а участками и участвуют в восстановлении поврежденных участков кости.

По форме и функции кости делятся на длинные трубчатые, длинные изогнутые, короткие симметричные, короткие ассиметричные, пластинчатые.

Длинные трубчатые кости выполняют функцию рычагов движения и опоры и составляют скелет конечностей. В длинной трубчатой кости различают тело -- диафиз с костномозговым участком и два утолщенных конца: проксимальный (верхний) и дистальный (нижний) -- эпифизы. На некоторых костях встречаются костные отростки - апофизы.

Длинные изогнутые кости - ребра - формируют боковые стенки грудной клетки, придавая ей форму, и защищают органы грудной полости. Ребра выполняют функцию рычагов движения для мышц грудных стенок, обеспечивая процесс вдоха и выдоха.

Короткие симметричные кости -- позвонки -- обеспечивают подвижность позвоночного столба,

Короткие ассиметричные кости -- правые и левые кости запястья, заплюсны, коленные чашки -- обладают рессорной функцией.

Пластинчатые кости - кости черепа, лопатка, тазовые кости - являются опорой для органов, расположенных в них, увеличивают поверхность для прикрепления мышц.