Główna zawartość
Kurs: Biologia > Rozdział 32
Lekcja 1: Budowa ciała i homeostazaTkanki, narządy i układy narządów
Dowiedz się o głównych rodzajach tkanek i układach narządów w ciele oraz o ich współpracy. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu firmy Deloitte.
Kluczowe punkty
- Ludzie - i inne złożone organizmy wielokomórkowe - mają układy narządów, które współpracują, przeprowadzając procesy, które utrzymują nas przy życiu.
- W ciele można wyróżnić poziomy organizacji. Komórki tworzą tkanki, tkanki tworzą narządy, a narządy tworzą układy narządów.
- Funkcja układu narządów zależy od zintegrowanej aktywności jego narządów. Na przykład narządy układu pokarmowego współpracują przy przetwarzaniu pożywienia.
- Przetrwanie organizmu zależy od zintegrowanej aktywności wszystkich układów narządów, często koordynowanej przez układ hormonalny i nerwowy.
Wprowadzenie
Gdybyś był organizmem jednokomórkowym i żył w miejscu bogatym w składniki odżywcze, wytrwanie przy życiu byłoby całkiem proste. Na przykład, gdybyś był amebą żyjącą w stawie, mógłbyś wchłaniać składniki odżywcze prosto ze swojego środowiska. Tlen potrzebny do metabolizmu dyfundowałby przez błonę komórkową, a dwutlenek węgla i inne odpady byłyby usuwane na zewnątrz również na drodze dyfuzji. Kiedy nadszedłby czas na rozmnażanie, mógłbyś po prostu podzielić się na dwie części!
Jednak istnieje prawdopodobieństwo, że nie jesteś amebą - biorąc pod uwagę, że używasz teraz Khan Academy - a sprawy nie są takie proste w przypadku dużych, wielokomórkowych organizmów, takich jak ludzie. Twoje złożone ciało ma ponad 30 bilionów komórek, a większość z nich nie ma bezpośredniego kontaktu ze środowiskiem zewnętrznym. Komórka w głębi twojego ciała - np. w jednej z kości lub w wątrobie - nie może pobierać składników odżywczych ani tlenu, których potrzebuje, bezpośrednio ze środowiska.
Jak więc organizm odżywia swoje komórki i utrzymuje je przy życiu? Przyjrzyjmy się bliżej, jak organizacja Twojego niesamowitego ciała sprawia, że jest to możliwe.
Organizmy wielokomórkowe potrzebują wyspecjalizowanych układów
Większość komórek w dużych organizmach wielokomórkowych nie wymienia substancji, takich jak składniki odżywcze i odpady, bezpośrednio ze środowiskiem zewnętrznym . Zamiast tego, komórki są otoczone wewnętrznym środowiskiem płynu pozakomórkowego- dosłownie płynu poza komórkami. Komórki pobierają tlen i składniki odżywcze z płynu pozakomórkowego i uwalniają do niego produkty przemiany materii. Ludzie i inne złożone organizmy mają wyspecjalizowane systemy, które utrzymują środowisko wewnętrzne w stanie stabilnym i zdolnym do zaspokojenia potrzeb komórek.
Różne układy ciała pełnią różne funkcje. Na przykład, twój układ pokarmowy jest odpowiedzialny za przyjmowanie i przetwarzanie pożywienia, podczas gdy twój układ oddechowy - współpracujący z twoim układem krążenia - jest odpowiedzialny za pobieranie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla. Układ mięśniowy i szkieletowy mają kluczowe znaczenie dla ruchu; układ rozrodczy zajmuje się rozmnażaniem; a system wydalniczy pozbywa się produktów przemian metabolicznych.
Ze względu na swoją specjalizację, różne układy są od siebie zależne. Komórki tworzące układ pokarmowy, mięśniowy, szkieletowy, rozrodczy i wydalniczy potrzebują do funkcjonowania tlenu z układu oddechowego, a komórki układu oddechowego - jak również wszystkich innych układów - potrzebują składników odżywczych oraz muszą się pozbyć produktów przemian metabolicznych. Wszystkie układy ciała współpracują ze sobą, aby organizm mógł działać.
Przegląd organizacji ciała
Wszystkie organizmy żywe są zbudowane z jednej lub więcej komórek. Organizmy jednokomórkowe, takie jak ameby, składają się tylko z jednej komórki. Organizmy wielokomórkowe, takie jak ludzie, składają się z wielu komórek. Komórki są uważane za podstawowe jednostki życia.
Komórki w złożonych organizmach wielokomórkowych, takich jak ludzie, są zorganizowane w tkanki, czyli grupy podobnych komórek, które wspólnie pracują nad określonym zadaniem. Narządy to struktury złożone z dwóch lub więcej tkanek zorganizowanych razem w celu pełnienia określonej funkcji, zaś grupy narządów o powiązanych funkcjach tworzą różne układy narządów.
Na każdym poziomie organizacji - komórki, tkanki, narządy i układy narządów - struktura jest ściśle związana z funkcją. Na przykład komórki jelita cienkiego, które wchłaniają składniki odżywcze, bardzo różnią się od komórek mięśniowych potrzebnych do ruchu ciała. Struktura serca odzwierciedla jego zadanie polegające na pompowaniu krwi po całym ciele, podczas gdy struktura płuc maksymalizuje wydajność, z jaką mogą pobierać tlen i uwalniać dwutlenek węgla.
Rodzaje tkanek
Dowiedzieliśmy się przed chwilą, że każdy narząd składa się z dwóch lub więcej tkanek, czyli grup podobnych komórek, które współpracują ze sobą, wykonując określone zadanie. Ludzie - i inne duże zwierzęta wielokomórkowe - zbudowani są z czterech podstawowych rodzajów tkanek: tkanki nabłonkowej, tkanki łącznej, tkanki mięśniowej i tkanki nerwowej.
Tkanka nabłonkowa
Tkanka nabłonkowa składa się z ciasno upakowanych warstw komórek, które pokrywają powierzchnie - w tym zewnętrzną powierzchnię ciała - i wyściełają jamy ciała. Na przykład zewnętrzna warstwa skóry jest tkanką nabłonkową, podobnie jak wyściółka jelita cienkiego.
Komórki nabłonkowe są spolaryzowane, co oznacza, że mają górną i dolną stronę. Wierzchnia, górna strona komórki nabłonka jest zwrócona do wnętrza jamy lub na zewnątrz struktury i jest zwykle wystawiona na działanie płynu lub powietrza. Podstawa, dolna strona zwrócona jest do leżących poniżej komórek. Na przykład wierzchnie strony komórek jelitowych mają struktury przypominające palce, które zwiększają powierzchnię wchłaniania składników odżywczych.
Komórki nabłonkowe są ciasno upakowane, co pozwala im pełnić funkcję bariery dla przepływu płynów i potencjalnie szkodliwych drobnoustrojów. Często komórki są połączone wyspecjalizowanymi połączeniami, które utrzymują je ściśle razem, aby zredukować przecieki.
Tkanka łączna
Tkanka łączna składa się z komórek zawieszonych w macierzy zewnątrzkomórkowej. W większości przypadków macierz zbudowana jest z włókien białkowych, takich jak kolagen i fibryna oraz ma stałą, płynną lub galaretowatą strukturę. Tkanka łączna jest podporą dla narządów oraz, jak sama nazwa wskazuje, łączy inne tkanki.
Tkanka łączna luźna, przedstawiona poniżej, jest najczęściej występującym rodzajem tkanki łącznej. Występuje w całym ciele, jest podporą narządów i naczyń krwionośnych oraz łączy tkanki nabłonkowe z mięśniami. Tkanka łączna zbita (włóknista) znajduje się w ścięgnach i więzadłach, które łączą mięśnie z kośćmi i kości ze sobą.
Do wyspecjalizowanych rodzajów tkanki łącznej należą także: tkanka tłuszczowa - tłuszcz ciała - kości, chrząstki i krew (w tym przypadku macierzą jest ciecz zwana plazmą).
Tkanka mięśniowa
Tkanka mięśniowa jest niezbędna do utrzymania ciała w pozycji pionowej, umożliwienia mu ruchu, a nawet pompowania krwi i przemieszczania pokarmu przez przewód pokarmowy.
Komórki mięśniowe, często nazywane włóknami mięśniowymi, zawierają białka aktynę i miozynę, które umożliwiają im kurczenie się. Istnieją trzy główne rodzaje tkanki mięśniowej: mięśniowa poprzecznie prążkowana (szkieletowa), mięśniowa serca i mięśniowa gładka.
Mięśnie szkieletowe, zwane także mięśniami poprzecznie prążkowanymi, są tym, co nazywamy mięśniami w codziennym życiu. Mięśnie szkieletowe przyczepione są do kości za pomocą ścięgien i pozwalają świadomie kontrolować ruch. Na przykład mięśnie czworogłowe nóg lub bicepsy ramion to mięśnie szkieletowe.
Mięsień sercowy znajduje się tylko w ścianach serca. Podobnie jak mięsień szkieletowy, mięsień sercowy jest prążkowany. Ale nie podlega naszej świadomej kontroli, więc - na szczęście! - nie musisz myśleć o tym, by serce pracowało. Poszczególne włókna mięśniowe są połączone strukturami zwanymi dyskami interkalowanymi, które umożliwiają ich synchroniczne kurczenie się.
Mięśnie gładkie znajdują się w ścianach naczyń krwionośnych, a także w ścianach przewodu pokarmowego, macicy, pęcherzu moczowym i różnych innych strukturach wewnętrznych. Mięśnie gładkie nie są prążkowane i nie podlegają świadomej kontroli. Oznacza to, że nie musisz myśleć o przemieszczaniu pokarmu przez przewód pokarmowy!
Tkanka nerwowa
Tkanka nerwowa bierze udział w wykrywaniu bodźców - zewnętrznych lub wewnętrznych sygnałów - oraz przetwarzaniu i przekazywaniu informacji. Składa się z dwóch głównych rodzajów komórek: neuronów (komórek nerwowych) oraz komórek glejowych.
Neurony to podstawowa jednostka funkcjonalna układu nerwowego. Generują sygnały elektryczne zwane impulsami nerwowymi lub potencjałami czynnościowymi, które pozwalają neuronom bardzo szybko przekazywać informacje na duże odległości. Glej (komórki glejowe) głównie wspierają funkcje neuronów.
Narządy
Narządy, takie jak serce, płuca, żołądek, nerki, skóra i wątroba, zbudowane są z dwóch lub więcej rodzajów tkanek, w taki sposób by pełnić określoną funkcję. Na przykład serce pompuje krew, płuca dostarczają tlen i wydalają dwutlenek węgla, a skóra stanowi barierę chroniącą struktury wewnętrzne przed środowiskiem zewnętrznym.
Większość narządów zawiera wszystkie cztery rodzaje tkanek. Ściany jelita cienkiego stanowią dobry przykład tego, jak tkanki tworzą narząd. Wnętrze jelita jest wyściełane komórkami nabłonkowymi, z których niektóre wydzielają hormony lub enzymy trawienne, a inne wchłaniają składniki odżywcze. Wokół warstwy nabłonka znajdują się warstwy tkanki łącznej i mięśni gładkich, poprzeplatane gruczołami, naczyniami krwionośnymi i neuronami. Mięśnie gładkie kurczą się, aby przemieszczać pokarm przez jelita, a kontrolują to powiązane z nimi sieci neuronów.
Układy narządów
Narządy są pogrupowane w układy narządów, w których wspólnie pełnią określoną funkcję dla organizmu.
Na przykład serce i naczynia krwionośne tworzą układ sercowo-naczyniowy. Pracują razem, aby zapewnić krążenie krwi, dostarczając tlen i składniki odżywcze do komórek w całym ciele oraz odprowadzając dwutlenek węgla i produkty przemian metabolicznych. Innym przykładem jest układ oddechowy, który dostarcza do organizmu tlen i usuwa dwutlenek węgla. Obejmuje nos, usta, gardło, krtań, tchawicę i płuca.
Główne układy narządów ludzkiego ciała
Układ narządów | Funkcja | Narządy, tkanki i struktury zaangażowane |
---|---|---|
Sercowo-naczyniowy | Transportuje tlen, składniki odżywcze i inne substancje do komórek oraz transportuje zbędne produkty przemiany materii, dwutlenek węgla i inne substancje z komórek; może również pomóc w ustabilizowaniu temperatury ciała i pH | Serce, krew, i naczynia krwionośne |
Limfatyczny | Ochrania przed infekcjami i chorobami oraz przenosi limfę między tkankami a krwioobiegiem | Limfa, węzły chłonne i naczynia chłonne |
Trawienny | Przetwarza pożywienie i wchłania składniki odżywcze, składniki mineralne, witaminy i wodę | Usta, gruczoły ślinowe, przełyk, żołądek, wątroba, pęcherzyk żółciowy, trzustka, jelito cienkie i jelito grube |
Hormonalny | Zapewnia komunikację w organizmie za pośrednictwem hormonów i kieruje długoterminowymi zmianami w innych układach narządów w celu utrzymania homeostazy | Przysadka mózgowa, szyszynka, tarczyca, przytarczyce, trzustka, nadnercza, jądra i jajniki |
Powłoka wspólna | Zapewnia ochronę przed urazami i utratą płynów oraz zapewnia ochronę fizyczną przed zakażeniami mikroorganizmami; zaangażowana w regulację temperatury | Skóra, włosy i paznokcie |
Mięśniowy | Zapewnia ruch, wsparcie, i produkcję ciepła | Mięśnie szkieletowe, sercowe i gładkie |
Nerwowy | Odbiera, przekazuje, i przetwarza informacje oraz kieruje krótkotrwałą zmianą w innych układach narządów | Mózg, rdzeń kręgowy, nerwy, i narządy zmysłów—oczy, uszy, język, skóra i nos |
Rozrodczy | Produkuje gamety—komórki płciowe—i hormony płciowe; finalnie produkuje potomstwo | Jajowody, macica, pochwa, jajniki, gruczoły sutkowe (kobiety), jądra, nasieniowody, pęcherzyki nasienne, prostata i penis (mężczyzna) |
Oddechowy | Dostarcza powietrze do miejsc, w których może dojść do wymiany gazowej | Usta, nos, gardło, krtań, tchawica, oskrzela, płuca i przepona |
Szkieletowy | Wspiera i chroni tkanki miękkie organizmu; umożliwia ruch w stawach; wytwarza komórki krwi; i przechowuje minerały | Kości, chrząstki, stawy, ścięgna i więzadła |
Moczowy | Usuwa nadmiar wody, sole mineralne i zbędne produkty przemiany materii z krwi oraz kontroluje pH | Nerki, moczowody, pęcherz moczowy i cewka moczowa |
Odpornościowy | Chroni przed drobnoustrojami chorobotwórczymi - czynnikami chorobotwórczymi - i innymi chorobami | Leukocyty, migdałki, grasica i śledziona |
Powyższa tabela jest zmodyfikowana na podstawie Major organ systems of the human body autor CK-12 Foundation, CC BY-NC 3.0.
Chociaż często mówimy o różnych układach narządów tak, jakby były odrębne, niektóre części jednego układu mogą odgrywać rolę w innym układzie. Na przykład usta należą zarówno do układu oddechowego, jak i układu pokarmowego.
Wiele funkcji jest pełnionych przez różne układy narządów. Na przykład, chociaż myślimy o układzie sercowo-naczyniowym jako o dostarczaniu tlenu i składników odżywczych do komórek, odgrywa on również rolę w utrzymywaniu temperatury. Krew transportuje również hormony wytwarzane przez gruczoły układu hormonalnego, a białe krwinki są kluczowym składnikiem układu odpornościowego.
Narządy w układach współpracują ze sobą
Podobnie jak pracownicy na linii montażowej, narządy danego układu narządów muszą współpracować ze sobą, aby układ funkcjonował jako całość. Na przykład funkcja układu pokarmowego - przyjmowanie pokarmu, rozkładanie go na cząsteczki wystarczająco małe, aby zostały wchłonięte, wchłanianie ich oraz wydalanie niestrawionych resztek pokarmowych - zależy od tego, czy każdy kolejny narząd wykonuje swoją indywidualną pracę.
Trawienie to rozkład pokarmu w celu umożliwienia wchłonięcia pochodzących z niego składników odżywczych. Trawienie obejmuje zarówno trawienie mechaniczne, jak i chemiczne. W trawieniu mechanicznym kawałki jedzenia są rozbijane na mniejsze kawałki. Podczas trawienia chemicznego duże cząsteczki, takie jak białka i skrobie, są rozbijane na prostsze jednostki, które mogą być łatwo wchłaniane.
Trawienie mechaniczne, wraz z pewnym wstępnym trawieniem chemicznym, zachodzi w jamie ustnej i żołądku. Żucie rozbija pożywienie na mniejsze kawałki, a żołądek formuje je w płynną mieszankę. Żołądek działa również jako zbiornik magazynowy, uwalniając częściowo strawiony pokarm do jelita cienkiego w tempie, z jakim może sobie ono poradzić.
Jelito cienkie jest głównym miejscem trawienia chemicznego, które jest wspomagane przez enzymy uwalniane z trzustki i wątroby. Jelito cienkie jest również głównym miejscem wchłaniania składników odżywczych; cząsteczki, takie jak cukry i aminokwasy, są pobierane przez komórki i transportowane do krwiobiegu w celu wykorzystania.
Usta, żołądek, jelito cienkie i inne narządy układu pokarmowego współpracują ze sobą, aby zapewnić wydajne trawienie pokarmu i wchłanianie składników odżywczych. Trawienie nie działałoby tak dobrze, gdyby żołądek przestał pracować lub jeden z gruczołów wytwarzających enzymy - na przykład trzustka - zdecydowałby się wziąć dzień wolny!
Układy narządów również ze sobą współpracują
Tak jak narządy w układzie narządów współpracują ze sobą, aby wykonać swoje zadanie, tak różne układy narządów również współpracują, aby utrzymać ciało funkcjonujące prawidłowo.
Na przykład układ oddechowy i układ krążenia ściśle ze sobą współpracują, aby dostarczyć tlen do komórek i pozbyć się dwutlenku węgla wytwarzanego przez komórki. Układ krążenia odbiera tlen z płuc i dostarcza go do tkanek, a następnie wykonuje odwrotną pracę dla dwutlenku węgla. Płuca wydalają dwutlenek węgla i pobierają nowe powietrze zawierające tlen. Tylko wtedy, gdy oba układy współpracują ze sobą, tlen i dwutlenek węgla mogą być z powodzeniem wymieniane między komórkami a środowiskiem.
Jest jeszcze wiele innych przykładów współpracy układów narządów w twoim ciele. Na przykład krew w twoim układzie krążenia musi otrzymywać składniki odżywcze z twojego układu pokarmowego oraz przechodzić filtrację przez twoje nerki, inaczej nie byłaby w stanie odżywiać komórek twojego ciała i usuwać wytwarzanych przez nie odpadów.
Kontrola i koordynacja
Wiele funkcji organizmu jest kontrolowanych przez układ nerwowy i układ hormonalny. Te dwa systemy regulacyjne wykorzystują przekaźniki chemiczne, aby wpływać na funkcjonowanie innych układów narządów i koordynować aktywność w różnych miejscach ciała.
Czym różni się układ hormonalny i nerwowy?
- W układzie hormonalnym przekaźnikami chemicznymi są hormony uwalniane do krwi.
- W układzie nerwowym przekaźniki chemiczne to neuroprzekaźniki wysyłane bezpośrednio z jednej komórki do drugiej przez niewielką szczelinę.
Ponieważ hormony muszą docierać do swoich celów przez krwioobieg, układ hormonalny zwykle koordynuje procesy w wolniejszej skali czasu niż układ nerwowy, w którym informacje są dostarczane bezpośrednio do komórki docelowej. W niektórych przypadkach, takich jak reakcja walka lub ucieczka na ostre zagrożenie, układ nerwowy i hormonalny współpracują ze sobą, aby wywołać reakcję.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
- Jakie są funkcje tkanki nabłonkowej?(1 głos)