Что нужно знать об устройстве нашего организма.

Мы все имеем представление об устройстве нашего организма хотя бы из собственного жизненного опыта и школьных уроков анатомии человека. Тем не менее на вопрос о том, из чего состоит и как работает (функционирует) организм человека, врач, химик, физик, кибернетик, инженер-электрик или, например, автомобилестроитель ответят по-разному. Как ни странно, каждый из них будет по-своему прав. Организм человека представляет собой чрезвычайно сложную саморегулирующуюся, самообновляющуюся и самообучающуюся систему, снабженную механизмом обратной связи. Самый простой пример. Если кто-то из нас нечаянно схватил очень горячий предмет он тут же попытается его отбросить.. В этом, казалось бы, простом действии на самом деле участвует множество органов и систем (о том, что такое органы и системы организма, мы подробнее поговорим дальше). Расположенные в коже рецепторы с помощью чувствительных нервов сообщают головному или спинному мозгу об угрозе. От мозга следует команда, которая передается по двигательным нервам мышцам. Они, сокращаясь, отбрасывают горячий предмет. После этого, хотя и не всегда сразу, по нервам мозг получает ответ, что его команда выполнена (обратная связь). Для нормальной жизнедеятельности организм нуждается в постоянном притоке энергии. Ее дают питательные вещества, которые поступают с пищей. При «сгорании» в организме питательных веществ (биохимики называют этот процесс биологическим окислением) в молекулах макроэргов (в первую очередь аденозинтри-фосфорной кислоты - АТФ) накапливается энергия, которая расходуется по мере необходимости. При этом АТФ и другие макроэргические вещества играют роль аккумуляторов. В итоге биологического окисления образуются обычные продукты горения (в основном углекислый газ и вода, а также некоторые другие низкомолекулярные соединения азота, фосфора, серы и прочих химических элементов). Все эти конечные продукты биологического окисления выводятся из организма с помощью легких, почек, кишечника и кожи. Наш организм - это относительно автономная система, которая анатомически (с помощью кожи, слизистых оболочек глаз или носа и т.д.) отделена от внешней среды. При нормальном существовании организма человека подавляющее большинство параметров его внутренней среды может изменяться очень незначительно. Так, температура внутри нашего тела должна составлять около 37 градусов. Необходим также постоянный уровень артериального давления, сохранение в довольно узких границах концентраций очень большого количества различных веществ в крови, например сахара (глюкозы), электролитов и др. Однако мы постоянно контактируем с внешней средой - дышим атмосферным воздухом, на организм влияет температура в помещениях или на улице, воздействует барометрическое давление, освещенность и многое другое. Наконец, потребляемая пища также составляет один из элементов окружающей среды. Организм в какой-то мере умеет приспосабливаться к изменениям внешней среды. Такая способность организма к сохранению относительного постоянства характеристик внутренней среды называется гомеостазом и обеспечивается совместной деятельностью (функционированием) многих органов и систем организма, в том числе в значительной мере почек. Анатомически человеческое тело состоит из наружных (руки, ноги, голова, уши, рот, глаза, наружные половые органы и .др.) и внутренних (головной и спинной мозг, сердце, легкие, печень, почки, желудок, кишечник и др.) органов. Четкую границу между внутренними и наружными анатомическими органами не всегда можно провести. Например, ушная раковина (наружное ухо) находится на боковой поверхности головы, тогда как большая часть слухового аппарата спрятана в черепной коробке. Группы органов, действующих совместно, объединяют в системы органов. Так, сердце и сосуды рассматриваются как сердечнососудистая система; головной и спинной мозг, периферические нервы и нервные окончания - нервная система; кости и мышцы -опорно-двигательная; почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал - мочевыделителъная и т.д. От таких крупных составляющих человеческого тела перейдем к мелким, которые можно разглядеть только под микроскопом. Как и все живое, животные, растения и даже микробы (исключение со¬ставляют только вирусы и недавно открытые возбудители «коровьего бешенства» - прионы), организм человека имеет клеточное строение. Клетка, в свою очередь, отделена от других клеток и от внеклеточного пространства клеточной мембраной, под которой расположена цитоплазма. В цитоплазме располагается ядро клетки. Кроме того, в ней содержатся важные для жизнедеятельности клетки внутриклеточные оргаиеллы (митохондрии, лизосомы, эн-доплазматическая сеть и т.д.). В клеточном ядре находится генетический аппарат клетки. В этом аппарате на специальных образованиях - хромосомах - записана генетическая (наследственная) информация, например о цвете глаз, волос, половой принадлежности, группе крови, даже о длительности жизни самой клетки (но не организма в целом!), а также об огромном количестве других наследственных признаков. Устройство всех клеток человека в основном сходно. В то же время отдельные клетки организма очень сильно отличаются друг от друга. Например, клетки мышц (миоциты) во многом не похожи на клетки головного мозга.(нейроны) или такие клетки крови, как эритроциты (у последних вообще нет ядра). Совокупности из похожих клеток или нескольких разновидностей клеток вместе с их окружением (как правило, это крупные молекулы различных соединений, вода с растворенными в ней низкомолекулярными веществами, кристаллы солей и др.) образуют различные ткани организма. В этом смысле говорят о мышечной, нервной, почечной, печеночной, костной и других тканях. Поэто- му справедливо утверждение о том, что наш организм состоит из тканей. Многие ткани организма человека обладают способностью к восстановлению (регенерации). Например, срастаются сломанные кости, заживают раны, если только они не слишком велики (медики называют такие травмы «несовместимыми с жизнью»). Способность поврежденных тканей к заживлению (репарации) связана с тем, что многие клетки, составляющие эти ткани, могут пролиферировать (размножаться). Размножаются клетки простым делением. Одна клетка делится на две идеально похожие на нее. Каждая из этих двух клеток вновь делится надвое и так далее. Потомство какой-либо одной клетки называется клоном. (Интересно, что абсолютно все клетки нашего организма происходят от одной единственной материнской яйцеклетки, которую оплодотворяет отцовский сперматозоид. Поэтому все мы клоны самим себе.) Способность клеток к пролиферации важна не только для заживления ран или срастания костей. Дело в том, что многие клетки нашего организма имеют ограниченный срок жизни, который зачастую гораздо меньше длительности жизни, отпущенной каждому из нас. Срок жизни таких клеток определяется наследственной программой, заложенной в их генетическом аппарате, а сама такая запрограммированная гибель отдельных клеток получила название апоптоза. Некоторые клетки живут очень короткое время, например клетки кожи или красные кровяные тельца - эритроциты. Однако в процессе жизнедеятельности эти клетки постоянно самообновляются. В конечном итоге способность той или иной ткани к восстановлению зависит от способности составляющих ее клеток к размножению. Поэтому некоторые ткани (например уже упомянутые кости или кожа) регенерируют лучше, а другие практически не могут восстанавливаться (вспомните фразу: «Нервные клетки не восстанавливаются!»). Рассмотрим организм человека с точки зрения его химического состава. Основными химическими соединениями организма являются белки, липиды (жиры), углеводы, минеральные вещества, нуклеиновые кислоты, витамины, вода и некоторые другие. Следует иметь в виду, что подчас очень сложные и крупные молекулы этих химических соединений состоят из простых химических элементов (элементов, включенных в таблицу Д. И. Менделеева): азота, углерода, водорода, кислорода, натрия, калия, кальция и многих других. Человек, как и все живые организмы, на 99% состоит из четырех химических элементов: водорода (Н), кислорода (О), углерода (С) и азота (К). Водород и кислород - основные элементы воды (Н2О), которая составляет 50-70% от массы тела и 60-70% от массы клеток. Многие молекулы химических соединений, имеющиеся в организме человека и участвующие в обеспечении жизнедеятельности (биомолекулы), содержат атомы фосфора (Р) или серы (S). Для нормального существования нашего организма необходимы и некоторые другие химические элементы, составляющие в сумме около 0,5% от массы тела (макроэлементы): натрий (Ма), калий (К), кальций (Са), магний (Мg), хлор (Сl). Мы нуждаемся и в химических элементах, которые присутствуют в нашем организме в ничтожных количествах (микроэлементы, или следовые элементы), железо, цинк, медь, кобальт, марганец, йод, селен. О физиологической значимости ряда важнейших химических веществ мы подробнее поговорим далее. Сейчас только отметим, что химические соединения, входящие в состав организма человека, не остаются стабильными. Напротив, они постоянно изменяются в ходе биохимических процессов. Такие превращения называются метаболизмом. Распад сложных веществ до более простых обозначают как катаболизм (характерным примером катаболизма является уже известное нам биологическое, окисление). Обратный процесс (образование сложных или новых химических соединений) называют анаболизмом, или синтезом. Следовательно, можно сказать, что в организме происходит постоянный обмен веществ.