Эпителием называется совокупность клеток, покрывающих поверхности тела и выстилающих его полости. Эпителиальная ткань играет защитную, рецепторную функции. Она обеспечивает всасывание веществ и их выделение, участвует в газообмене. Различают кубический, плоский и цилиндрический эпителий. Плоский находится в сосудах кровеносной и лимфатической систем, легочных альвеол, полостей тела. Кубический эпителий расположен в сетчатке глаз, цилиндрический - в кишечном тракте.

Соединительная ткань состоит из волокон - хорошо развитых межклеточных структур (эластических, коллагеновых и ретикулярных), а также из основного бесструктурного вещества. Видами соединительной ткани являются: рыхлая, плотная (хрящевая, костная), ретикулярная. Она выполняет запасающую, защитную и питающую функции.

В хрящевой ткани хондроциты погружены в основное вещество. Различают эластический, гиалиновый, волокнистый хрящи. Гиалиновый хрящ выстилает впадины суставов и суставные головки. Эластический хрящ находится в ушных раковинах, волокнистый - в межпозвонковых дисках. Функции хряща - механическая и соединительная.

Костная ткань образуется из соединительной ткани или при замещении хряща. В состав ее основного вещества входят коллагеновые волокна и белково-полисахаридные комплексы. Сформированная полностью костная ткань состоит из костных пластинок, внутри которых лежат остеоциты.

Ретикулярная соединительная ткань связана с крупными разветвленными, ретикулярными клетками, которые могут превращаться в фагоциты или элементы крови. Ретикулярные клетки и волокна составляют опорную сеть, внутри которой присутствуют свободные клетки. Подобное строение имеют лимфатические органы и кроветворные ткани.

Мышечная и нервная ткани

Мышечная ткань подразделяется на гладкую и поперечнополосатую. В состав гладкой мускулатуры входят клетки веретеновидной формы, для нее характерно медленное сокращение и медленное расслабление. Гладкие мышцы образуют мускулатуру внутренних органов: кровеносных сосудов, матки, кишечника, дыхательных путей, мочеточников. Мышечная ткань иннервируется вегетативной нервной системой.

Поперечнополосатая ткань образована многоядерными клетками, которые называются мышечными волокнами. Из нее состоят скелетные мышцы, которые иннервируются спинномозговыми нервами. Поперечнополосатая мускулатура может быстро сокращаться и быстро утомляться.

Нервная ткань состоит из нервных клеток (нейронов) и клеток глии. Нервные клетки принимают сигналы из окружающей среды, переводят эти сигналы в нервные импульсы, которые проводятся к нервным окончаниям. Нейроны проявляют секреторную активность, они выделяют медиаторы - физиологически активные вещества, участвующие в осуществлении контактов между клетками. Нейроны также могут выделять гормоны.

Глиальные клетки необходимы для переноса веществ в нервные клетки из крови и обратно. Они образуют миелиновые оболочки, выполняют опорную и защитную функции.

Ткань как совокупность клеток и межклеточного вещества. Типы и виды тканей, их свойства. Межклеточные взаимодействия.

В организме взрослого человека различают около 200 типов клеток. Группы клеток, имеющие одинаковое или сходное строение, связанные единством происхождения и приспособленные к выполнению определенных функций, образуют ткани . Это следующий уровень иерархической структуры организма человека - переход с клеточного уровня на тканевой (смотри рисунок 1.3.2).

Любая ткань представляет собой совокупность клеток и межклеточного вещества , которого может быть много (кровь, лимфа, рыхлая соединительная ткань) или мало (покровный эпителий).

Клетки каждой ткани (и некоторых органов) имеют собственное название: клетки нервной ткани называются нейронами , клетки костной ткани - остеоцитами , печени - гепатоцитами и так далее.

Межклеточное вещество химически представляет собой систему, состоящую из биополимеров в высокой концентрации и молекул воды. В нем расположены структурные элементы: волокна коллагена, эластина, кровеносные и лимфатические капилляры, нервные волокна и чувствительные окончания (болевые, температурные и другие рецепторы). Это обеспечивает необходимые условия для нормальной жизнедеятельности тканей и выполнения ими своих функций.

Всего выделяют четыре типа тканей: эпителиальную , соединительную (включая кровь и лимфу), мышечную и нервную (смотри рисунок 1.5.1).

Эпителиальная ткань , или эпителий , покрывает тело, выстилает внутренние поверхности органов (желудка, кишечника, мочевого пузыря и других) и полостей (брюшной, плевральной), а также образует большинство желез. В соответствии с этим различают покровный и железистый эпителий.

Покровный эпителий (вид А на рисунке 1.5.1) образует пласты клеток (1), тесно - практически без межклеточного вещества - прилегающие друг к другу. Он бывает однослойным или многослойным . Покровный эпителий является пограничной тканью и выполняет основные функции: защита от внешних воздействий и участие в обмене веществ организма с окружающей средой - всасывание компонентов пищи и выделение продуктов обмена (экскреция ). Покровный эпителий обладает гибкостью, обеспечивая подвижность внутренних органов (например, сокращения сердца, растяжение желудка, перистальтику кишечника, расширение легких и так далее).

Железистый эпителий состоит из клеток, внутри которых находятся гранулы с секретом (от латинского secretio - отделение). Эти клетки осуществляют синтез и выделение многих веществ, важных для организма. Путем секреции образуются слюна, желудочный и кишечный сок, желчь, молоко, гормоны и другие биологически активные соединения. Железистый эпителий может образовывать самостоятельные органы - железы (например, поджелудочная железа, щитовидная железа, железы внутренней секреции, или эндокринные железы , выделяющие непосредственно в кровь гормоны, выполняющие в организме регулирующие функции и другие), а может являться частью других органов (например, железы желудка).

Соединительная ткань (виды Б и В на рисунке 1.5.1) отличается большим разнообразием клеток (1) и обилием межклеточного субстрата, состоящего из волокон (2) и аморфного вещества (3). Волокнистая соединительная ткань может быть рыхлой и плотной. Рыхлая соединительная ткань (вид Б) присутствует во всех органах, она окружает кровеносные и лимфатические сосуды. Плотная соединительная ткань выполняет механическую, опорную, формообразующую и защитную функции. Кроме того, существует еще очень плотная соединительная ткань (вид В), из нее состоят сухожилия и фиброзные мембраны (твердая мозговая оболочка, надкостница и другие). Соединительная ткань не только выполняет механические функции, но и активно участвует в обмене веществ, выработке иммунных тел, процессах регенерации и заживления ран, обеспечивает адаптацию к меняющимся условиям существования.

К соединительной ткани относится и жировая ткань (вид Г на рисунке 1.5.1). В ней депонируются (откладываются) жиры, при распаде которых высвобождается большое количество энергии.

Важную роль в организме играют скелетные (хрящевая и костная) соединительные ткани . Они выполняют, главным образом, опорную, механическую и защитную функции.

Хрящевая ткань (вид Д) состоит из клеток (1) и большого количества упругого межклеточного вещества (2), она образует межпозвоночные диски, некоторые компоненты суставов, трахеи, бронхов. Хрящевая ткань не имеет кровеносных сосудов и получает необходимые вещества, поглощая их из окружающих тканей.

Костная ткань (вид Е) состоит их костных пластинок, внутри которых лежат клетки. Клетки соединены друг с другом многочисленными отростками. Костная ткань отличается твердостью и из этой ткани построены кости скелета.

Разновидностью соединительной ткани является и кровь . В нашем представлении кровь - это нечто очень важное для организма и, в то же время, сложное для понимания. Кровь (вид Ж на рисунке 1.5.1) состоит из межклеточного вещества - плазмы (1) и взвешенных в ней форменных элементов (2) - эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов (на рисунке 1.5.2 даны их фотографии, полученные при помощи электронного микроскопа). Все форменные элементы развиваются из общей клетки-предшественницы. Подробнее свойства и функции крови рассматриваются в разделе 1.5.2.3 .

Клетки мышечной ткани (рисунок 1.3.1 и виды З и И на рисунке 1.5.1) обладают способностью сокращаться. Так как для сокращения требуется много энергии, клетки мышечной ткани отличаются повышенным содержанием митохондрий .

Различают два основных типа мышечной ткани - гладкую (вид З на рисунке 1.5.1), которая присутствует в стенках многих, и, как правило полых, внутренних органов (сосуды, кишечник, протоки желез и другие), и поперечно-полосатую (вид И на рисунке 1.5.1) , к которой относятся сердечная и скелетная мышечные ткани. Пучки мышечной ткани образуют мышцы. Они окружены прослойками соединительной ткани и пронизаны нервами, кровеносными и лимфатическими сосудами (смотри рисунок 1.3.1).

Обобщающие сведения по тканям приведены в таблице 1.5.1.

Таблица 1.5.1. Ткани, их строение и функции

Сохранение формы и выполнение специфических функций тканью генетически запрограммировано: дочерним клеткам посредством ДНК передается способность к выполнению специфических функций и к дифференцированию. О регуляции экспрессии генов, как основе дифференцировки, было сказано в разделе 1.3.4 .

Дифференцировка - это биохимический процесс, при котором относительно однородные клетки, возникшие из общей клетки-предшественницы, превращаются во все более специализированные, специфические типы клеток, формирующие ткани или органы. Большинство дифференцированных клеток обычно сохраняет свои специфические признаки даже в новом окружении.

В 1952 году ученые из Чикагского университета осуществили разделение клеток куриного эмбриона, выращивая (инкубируя) их в растворе фермента при осторожном помешивании. Однако клетки не оставались разделенными, а начинали объединяться в новые колонии. Более того, при смешивании печеночных клеток с клетками сетчатки глаза образование клеточных агрегатов происходило так, что клетки сетчатки всегда перемещались во внутреннюю часть клеточной массы.

Взаимодействия клеток . Что же позволяет тканям не рассыпаться при малейшем внешнем воздействии? И чем обеспечивается слаженная работа клеток и выполнение ими специфических функций?

Множество наблюдений доказывает наличие способности у клеток распознавать друг друга и соответствующим образом реагировать. Взаимодействие - это не только способность передавать сигналы от одной клетки к другой, но и способность действовать совместно, то есть синхронно. На поверхности каждой клетки располагаются рецепторы (смотри раздел 1.3.2), благодаря которым каждая клетка распознает другую себе подобную. И функционируют эти “детекторные устройства” согласно правилу “ключ - замок” - этот механизм неоднократно упоминается в книге.

Давайте немного поговорим о том, как клетки взаимодействуют друг с другом. Известно два основных способа межклеточного взаимодействия: диффузионное и адгезивное . Диффузионное - это взаимодействие на основе межклеточных каналов, пор в мембранах соседних клеток, расположенных строго напротив друг друга. Адгезивное (от латинского adhaesio - прилипание, слипание) - механическое соединение клеток, длительное и стабильное удерживание их на близком расстоянии друг от друга. В главе, посвященной строению клетки, описаны различные виды межклеточных соединений (десмосомы, синапсы и другие). Это является основой для организации клеток в различные многоклеточные структуры (ткани, органы).

Каждая клетка ткани не только соединяется с соседними клетками, но и взаимодействует с межклеточным веществом, получая с его помощью питательные вещества, сигнальные молекулы (гормоны, медиаторы) и так далее. Посредством химических веществ, доставляемых ко всем тканям и органам тела, осуществляется гуморальный тип регуляции (от латинского humor - жидкость).

Другой путь регуляции, как уже упоминалось выше, осуществляется с помощью нервной системы. Нервные импульсы всегда достигают цели в сотни или тысячи раз быстрее доставки к органам или тканям химических веществ. Нервный и гуморальный способы регуляции функций органов и систем тесно между собой взаимосвязаны. Однако само образование большинства химических веществ и выделение их в кровь находятся под постоянным контролем нервной системы.

Клетка, ткань - это первые уровни организации живых организмов , но и на этих этапах можно выделить общие механизмы регуляции, обеспечивающие жизнедеятельность органов, систем органов и организма в целом.

Совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям, называют тканью . В организме человека выделяют 4 основных группы тканей : эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную.

Эпителиальная ткань (эпителий) образует слой клеток, из которых состоят покровы тела и слизистые оболочки всех внутренних органов и полостей организма и некоторые железы. Через эпителиальную ткань происходит обмен веществ между организмом и окружающей средой. В эпителиальной ткани клетки очень близко прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало.

Таким образом создается препятствие для проникновения микробов, вредных веществ и надежная защита лежащих под эпителием тканей. В связи с тем, что эпителий постоянно подвергается разнообразным внешним воздействиям, его клетки погибают в больших количествах и заменяются новыми. Смена клеток происходит благодаря способности эпителиальных клеток и быстрому .

Различают несколько видов эпителия – кожный, кишечный, дыхательный.

К производным кожного эпителия относятся ногти и волосы. Кишечный эпителий односложный. Он образует и железы. Это, например, поджелудочная железа, печень, слюнные, потовые железы и др. Выделяемые железами ферменты расщепляют питательные вещества. Продукты расщепления питательных веществ всасываются кишечным эпителием и попадают в кровеносные сосуды. Дыхательные пути выстланы мерцательным эпителием. Его клетки имеют обращенные кнаружи подвижные реснички. С их помощью удаляются из организма попавшие с воздухом твердые частицы.

Соединительная ткань . Особенность соединительной ткани – это сильное развитие межклеточного вещества.

Основными функциями соединительной ткани являются питательная и опорная. К соединительной ткани относятся кровь, лимфа, хрящевая, костная, жировая ткани. Кровь и лимфа состоят из жидкого межклеточного вещества и плавающих в нем клеток крови. Эти ткани обеспечивают связь между организмами, перенося различные газы и вещества. Волокнистая и соединительная ткань состоит из клеток, связанных друг с другом межклеточным веществом в виде волокон. Волокна могут лежать плотно и рыхло. Волокнистая соединительная ткань имеется во всех органах. На рыхлую похожа и жировая ткань. Она богата клетками, которые наполнены жиром.

В хрящевой ткани клетки крупные, межклеточное вещество упругое, плотное, содержит эластические и другие волокна. Хрящевой ткани много в суставах, между телами позвонков.

Костная ткань состоит из костных пластинок, внутри которых лежат клетки. Клетки соединены друг с другом многочисленными тонкими отростками. Костная ткань отличается твердостью.

Мышечная ткань . Эта ткань образована мышечными . В их цитоплазме находятся тончайшие нити, способные к сокращению. Выделяют гладкую и поперечно-полосатую мышечную ткань.

Поперечно-полосатой ткань называется потому, что ее волокна имеют поперечную исчерченность, представляющую собой чередование светлых и темных участков. Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов (желудок, кишки, мочевой пузырь, кровеносные сосуды). Поперечно-полосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная мышечная ткань состоит из волокон вытянутой формы, достигающих в длину 10–12 см. Сердечная мышечная ткань, так же как и скелетная, имеет поперечную исчерченность. Однако, в отличие от скелетной мышцы, здесь есть специальные участки, где мышечные волокна плотно смыкаются. Благодаря такому строению сокращение одного волокна быстро передается соседним. Это обеспечивает одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы. Сокращение мышц имеет огромное значение. Сокращение скелетных мышц обеспечивает движение тела в пространстве и перемещение одних частей по отношению к другим. За счет гладких мышц происходит сокращение внутренних органов и изменение диаметра кровеносных сосудов.

Нервная ткань . Структурной единицей нервной ткани является нервная клетка – нейрон.

Нейрон состоит из тела и отростков. Тело нейрона может быть различной формы – овальной, звездчатой, многоугольной. Нейрон имеет одно ядро, располагающееся, как правило, в центре клетки. Большинство нейронов имеют короткие, толстые, сильно ветвящиеся вблизи тела отростки и длинные (до 1,5 м), и тонкие, и ветвящиеся только на самом конце отростки. Длинные отростки нервных клеток образуют нервные волокна. Основными свойствами нейрона является способность возбуждаться и способность проводить это возбуждение по нервным волокнам. В нервной ткани эти свойства особенно хорошо выражены, хотя характерны так же для мышц и желез. Возбуждение предается по нейрону и может передаваться связанным с ним другим нейронам или мышце, вызывая ее сокращение. Значение нервной ткани, образующей нервную систему, огромно. Нервная ткань не только входит в состав организма как его часть, но и обеспечивает объединение функций всех остальных частей организма.

Поведение: эволюционный подход Курчанов Николай Анатольевич

7.7. Эпителиальные и соединительные ткани

Эпителиальная ткань – это разновидность тканей животных, производная всех трех зародышевых слоев. Всевозможные виды эпителиев объединяет прочное соединение клеток в единый пласт, расположенный на базальной мембране , и обусловленная этим полярность пласта. В организме эпителии выполняют барьерную, выделительную, секреторную и другие функции. Традиционно их делят на две группы: покровные и железистые.

Первая группа необыкновенно разнообразна и включает ткани, покрывающие тело и полостные органы (кишечник, воздухоносные пути, протоки выделительной и половой систем). Вторая группа специализируется на секреторной функции, что обусловливает у клеток высокую степень развития ЭР и АГ, задействованных в секреторном процессе.

Секреторные клетки обычно входят в состав многоклеточных желез, которые делят на железы внешней секреции, или экзокринные (выделяют секрет через протоки наружу), и железы внутренней секреции, или эндокринные (выделяют секрет в кровь). Функционирование эндокринных желез в огромной степени связано с поведением. Их деятельность изучает наука эндокринология, которая все больше приобретает общетеоретическое значение и будет рассмотрена нами в специальном разделе.

Соединительные ткани (или ткани внутренней среды ) представляют собой наиболее разнообразный тип тканей животных. Вместе с тем, в отличие от эпителиальных и мышечных тканей, все соединительные ткани имеют единое происхождение из мезенхимы (зародышевая ткань мезодермы). Несмотря на морфологическое разнообразие, все они состоят из клеток и неклеточного вещества. Как и эпителии, соединительные ткани традиционно также делят на две группы: стромальные ткани и свободные клеточные элементы (СКЭ).

Первая группа включает многочисленные ткани, выполняющие трофическую и опорную функции. Их структурной особенностью является наличие волокон двух типов в межклеточном веществе: коллагеновых и эластичных. Само межклеточное вещество состоит преимущественно из различных мукополисахаридов . Разное соотношение этих составляющих обусловливает разную степень твердости, механической прочности и эластичности у различных видов стромальных тканей. К ним относятся: ретикулярная ткань, рыхлая соединительная ткань, плотная соединительная ткань, жировая ткань, хрящ, кость. Некоторые из этих тканей участвуют в процессе движения, которое является внешним выражением поведения: костная и хрящевая ткани служат основой скелета, а плотная соединительная ткань входит в состав сухожилий и связок, прикрепляющих мышцы к скелету. Кроме того, она образует оболочки для мышц, нервов и нервных ганглиев.

Система СКЭ осуществляет функции поддержания гомеостаза, транспорта веществ по организму и защиты его от инфекции. Ее клетки свободно циркулируют по трем жидкостным средам организма (тканевая жидкость, кровь, лимфа), в связи с чем очертить границы конкретной ткани весьма сложно. В традиции западной науки принято выделять кровь в особый, 5-й тип тканей. Учитывая резкие структурно-функциональные отличия ее от других видов соединительных тканей, такая классификация кажется оправданной. Но СКЭ могут проходить через стенки сосудов и интегрироваться в соединительной ткани. Более того, некоторые СКЭ выполняют свои основные функции только после интеграции, а кровь для них является просто системой транспорта. Поэтому логичнее рассматривать систему СКЭ как жидкую соединительную ткань, у которой отсутствуют волокна в межклеточном веществе.

Среди СКЭ млекопитающих и человека выделяют семь разновидностей: эритроциты, кровяные пластинки, эозинофилы, базофилы, нейтрофилы, моноциты и лимфоциты . Первые два вида являются безъядерными, причем пластинки представляют собой «осколки» цитоплазмы. Пять последних клеточных форм обычно объединяют в группу «лейкоциты», но это деление является скорее исторической традицией. Изучение процесса кроветворения (гемопоэза) показало, что его первым этапом является дифференцировка предшественников лимфоцитов от предшественников всех остальных видов СКЭ.

Самые крупные клетки крови – моноциты . Они способны к фагоцитозу и выполняют защитные функции. Моноциты могут покидать кровяное русло, проникая в разные ткани. Там они дают начало самым разнообразным клеткам, которые объединяют под общим названием «макрофаги». К ним относятся гистиоциты соединительной ткани, остеокласты костной ткани, клетки микроглии нервной ткани и многие другие.

Лимфоциты включают в себя популяции Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов , которые определяют клеточный и гуморальный иммунитет организма. Изучением иммунитета занимается иммунология, которая, как уже говорилось, становится одной из ведущих биологических наук. Ее фундаментальные разработки приобретают общетеоретическое значение. Нет сомнений, что они помогут раскрыть и многие тайны поведения.

Тесную взаимосвязь между иммунологией и нейрофизиологией демонстрирует феномен гематоэнцефалического барьера – уникальной структуры мозга. Его основу составляют клетки эндотелия, образующего стенки капилляров. Эндотелий разные авторы относят либо к эпителиальным, либо к соединительным тканям, в зависимости от взятых за основу принципов классификации. Обычно эндотелий пропускает различные вещества, включая белки, в тканевую жидкость, откуда они удаляются по лимфатическим капиллярам. В ЦНС, где нет лимфатических капилляров, эндотелиальные клетки соединены плотным, непрерывным слоем. Этот слой окружен слоем толстой базальной мембраны, а она – слоем астроцитов .

Гематоэнцефалический барьер служит непреодолимым препятствием для крупных молекул. Многие микробы, вирусы, токсины, лекарственные препараты не могут его преодолеть, что объясняет устойчивость мозга к инфекциям. Исключение составляет гипоталамус – наиболее уязвимое место мозга.

Гематоэнцефалический барьер изолирует мозг, имеющий огромное количество специфических компонентов, от собственной иммунной системы. Некоторые авторы считают, что для организма в процессе эволюции оказалось проще отгородить мозг, чем усложнять механизм опознания «свое – чужое» (Савельев С. В., 2005). Однако есть данные, которые не подтверждают столь однозначный вывод. Механизмы взаимоотношений между нервной и иммунной системами еще и не полностью поняты.

Структурно-функциональные особенности различных тканей и их клеток подробно изучаются в курсах цитологии и гистологии. Краткий обзор многообразия клеток, формирующих разные ткани, был нам необходим для лучшего понимания клеточных механизмов поведения. Можно было заметить, что в реализации поведения принимают участие все виды тканей. Сигнальная функция нервных клеток играет здесь определяющую интегративную роль.