© Copyright by Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1994, 1996, 1998, 2001, 2003

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości lub części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Redaktor merytoryczny: mgr Teresa Widłak-Piernikowa

Korekta: Zespół

Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak-Mirońska

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2016 r., (wyd. V) 

Warszawa 2018

ISBN 978-83-200-5700-3

PZWL Wydawnictwo Lekarskie

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695 43 21

www.pzwl.pl 

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 42 680 44 88; infolinia: 801 33 33 88

email: wysylkowa@pzwl.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie PZWL Wydawnictwa Lekarskiego: mobisfera.pl

Spis treści

Wiadomości ogólne

Komórka

Jądro komórkowe

Błona komórkowa

Białka błony komórkowej

Podział komórki (mitoza)

Podział redukcyjny (mejoza)

Rozwój organizmu człowieka

Komórki macierzyste

Tkanki

Tkanka nabłonkowa

Tkanka łączna

Tkanka mięśniowa

Tkanka mięśniowa poprzecznie prążkowana (szkieletowa)

Tkanka mięśnia sercowego

Tkanka mięśniowa gładka

Tkanka nerwowa

Proporcje ciała ludzkiego i ich zmiany w ciągu życia

Różnice konstytucyjne budowy ciała

Postać człowieka jako całość

Okolice ciała

Narządy. Układy narządów

Układ narządów ruchu

Układ kostny – osteologia

Dane ogólne

Okostna

Czynności kości

Rozwój i wzrost kości

Osteologia szczegółowa

Kręgosłup

Szkielet klatki piersiowej

Kości kończyny górnej

Kości obręczy kończyny górnej

Kości kończyny górnej wolnej

Kości kończyny dolnej

Kości obręczy kończyny dolnej

Kości kończyny dolnej wolnej

Kości głowy

Dane ogólne

Dół czaszkowy przedni

Dół czaszkowy środkowy

Dół czaszkowy tylny

Trzewna część czaszki

Czaszka noworodka

Układ więzadłowy – syndesmologia

Połączenia kręgów

Czynność kręgosłupa

Połączenia żeber

Klatka piersiowa jako całość

Połączenia kończyny górnej

Staw mostkowo-obojczykowy

Staw barkowo-obojczykowy

Staw ramienny

Staw łokciowy

Staw promieniowo-nadgarstkowy

Stawy ręki

Ręka jako całość

Połączenia kończyny dolnej

Połączenia obręczy kończyny dolnej

Staw krzyżowo-biodrowy

Spojenie łonowe

Miednica jako całość

Połączenia kończyny dolnej wolnej

Staw biodrowy

Staw kolanowy

Połączenia kości goleni

Staw skokowo-goleniowy

Stawy stopy

Stopa jako całość

Połączenia kości czaszki

Staw skroniowo-żuchwowy

Układ mięśniowy – miologia

Wstęp

Budowa mięśni

Miologia szczegółowa

Mięśnie tułowia

Mięśnie klatki piersiowej

Mięśnie brzucha

Mięśnie grzbietu

Mięśnie szyi i głowy

Mięśnie głowy

Mięśnie kończyny górnej

Mięśnie obręczy kończyny górnej

Mięśnie kończyny górnej wolnej

Mięśnie kończyny dolnej

Mięśnie obręczy kończyny dolnej

Mięśnie kończyny dolnej wolnej

Mięśnie uda

Powięzie uda

Mięśnie goleni

Powięzie goleni

Mięśnie stopy

Czynność mięśni goleni i stopy

Fizjologia mięśni

Dane ogólne

Mechanizmy skurczu mięśnia

Siateczka sarkoplazmatyczna

Generacja siły mięśni

Źródła energii dla skurczu mięśniowego

Glukoza jako źródło energii dla mięśni

Kwasy tłuszczowe jako źródło energii dla mięśni

Mechanizm działania ATP

Zasada „wszystko lub nic”

Skurcz tężcowy

Regulacja siły mięśniowej w organizmie człowieka

Miomechanika

Wstęp

Siła mięśni

Siła skurczu a długość mięśnia

Siła skurczu izometrycznego

Siła skurczu izotonicznego

Praca mięśnia

Siła mięśnia a szybkość skurczu

Siła bezwzględna a siła użyteczna mięśnia

Energia mięśni

Przemiana energii

Fizjologia mięśni gładkich

Rozciąganie mięśni gładkich

Układ trawienny

Budowa ścian przewodu pokarmowego

Jama ustna

Podniebienie

Zęby

Język

Gruczoły ślinowe

Ślinianka przyuszna

Ślinianka podżuchwowa

Ślinianka podjęzykowa

Gardło

Część nosowa gardła

Część ustna gardła

Część krtaniowa gardła

Budowa ściany gardła

Trawienie pokarmu w jamie ustnej

Połykanie

Przełyk

Żołądek

Budowa ściany żołądka

Trawienie pokarmu w żołądku

Sok żołądkowy

Czynnik wewnętrzny

Regulacja sekrecji żołądkowej

Wymioty

Jelito

Jelito cienkie

Budowa jelita cienkiego

Gruczoły jelita cienkiego

Dwunastnica

Jelito cienkie krezkowe (jelito czcze i jelito kręte)

Jelito grube

Jelito ślepe i wyrostek robaczkowy

Okrężnicą

Odbytnica

Wielkie gruczoły trawienne

Wątroba

Budowa wątroby

Budowa mikroskopowa wątroby

Drogi żółciowe i pęcherzyk żółciowy

Czynności wątroby

Trzustka

Budowa wewnętrzna trzustki

Czynności trzustki

Otrzewna

Trawienie pokarmów w jelicie cienkim

Ruchy jelita cienkiego

Motoryka jelita cienkiego

Międzytrawienny wędrujący kompleks mioelektryczny (MMC)

Żołądkowo-jelitowy układ nerwowy

Układ dokrewny przewodu pokarmowego

Gastryna

Cholecystokinina

Sekretyna

Motylina

Polipeptyd hamujący czynność żołądka

Układ immunologiczny przewodu pokarmowego

Trawienie chemiczne w jelicie cienkim

Sekrecja trzustki

Sekrecja żółci

Wchłanianie

Trawienie pokarmów w jelicie grubym

Flora bakteryjna przewodu pokarmowego

Kał

Defekacja

Przemiana materii i energii. Odżywianie

Krótki przegląd chemii pokarmu

Białka

Lipidy (tłuszczowce)

Węglowodany

Monosacharydy

Dwusacharydy

Przemiana białka

Przemiana węglowodanów

Regulacja stężenia glukozy we krwi

Przemiana tłuszczów

Cholesterol

Włókna pokarmowe

Przemiana wody i soli mineralnych

Przemiana sodu

Przemiana potasu

Przemiana wapnia

Regulacja przemiany wapniowej

Przemiana fosforu

Przemiana magnezu

Mikroelementy

Witaminy

Przemiana energii

Pomiary przemiany energii

Idealna masa ciała

Bilans cieplny i regulacja temperatury ciała

Oddawanie ciepła

Gorączka

Układ oddechowy

Drogi oddechowe

Nos i jama nosowa

Krtań

Chrząstki krtani

Więzadła krtani

Mięśnie krtani

Jama krtani

Tchawica

Oskrzela

Płuca

Topografia płuc

Budowa oskrzeli i płuc

Unaczynienie i unerwienie płuc

Opłucna

Śródpiersie

Fizjologia układu oddechowego

Oddychanie płucne

Mechanika oddychania

Czynniki wpływające na ciśnienie w jamie opłucnej

Wentylacja płucna

Wentylacja pęcherzykowa

Wymiana gazów

Dyfuzja pęcherzykowa

Transport gazów

Transport tlenu i dwutlenku węgla przez krew

Ciśnienie cząstkowe (parcjalne) gazów

Zawartość tlenu

Pojemność tlenowa

Wysycenie tlenem

Dyfuzja tlenu z pęcherzyków płucnych do krwi żylnej w naczyniach włosowatych

Dysocjacja oksyhemoglobiny

Dwutlenek węgla

Rola dwutlenku węgla w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej

Kontrola nerwowa oddychania

Oddychanie tkankowe

Układ moczowy

Budowa nerki

Czynność nerek

Pojęcie klirensu

Transport w kanalikach (sekrecja i reabsorpcja)

Regulacja równowagi kwasowo-zasadowej

Regulacja gospodarki wodnej przez nerki

Wchłanianie zwrotne wody

Mocz (urina)

Moczowód (ureter)

Pęcherz moczowy (vesica urinaria)

Oddawanie moczu

Cewka moczowa

Układ płciowy

Narządy płciowe męskie

Narządy płciowe męskie wewnętrzne

Jądro

Tkanka śródmiąższowa i wydzielanie wewnętrzne jądra

Najądrze

Nasieniowód

Gruczoł krokowy

Gruczoły opuszkowo-cewkowe

Powrózek nasienny

Przewody wytryskowe

Narządy płciowe męskie zewnętrzne

Prącie

Wzwód prącia

Moszna

Narządy płciowe żeńskie

Narządy płciowe żeńskie wewnętrzne

Jajnik

Hormony płciowe żeńskie

Estrogeny

Progesteron

Mechanizm działania estrogenów i progesteronu

Jajowód

Macica

Pochwa

Zewnętrzne części płciowe żeńskie

Wzgórek łonowy

Wargi sromowe większe

Wargi sromowe mniejsze

Przedsionek pochwy

Błona dziewicza

Łechtaczka

Opuszki przedsionka

Gruczoły przedsionkowe większe

Sutek

Akt płciowy, spółkowanie (coitus)

Zapłodnienie, ciąża, poród

Implantacja

Zapłodnienie

Ciąża

Zmiany fizjologiczne związane z ciążą

Zmiany w układzie pokarmowym

Poród

Mechanizm porodowy

Termin porodu

Klonowanie

Układ krążenia

Serce

Kształt serca

Przedsionek prawy

Komora prawa

Przedsionek lewy

Komora lewa

Budowa serca

Worek osierdziowy

Położenie serca

Unaczynienie i unerwienie serca

Naczynia krwionośne

Tętnice

Żyły

Naczynia włosowate

Naczynia tętnicze krążenia wielkiego

Tętnica główna (aorta)

Gałęzie łuku aorty

Gałęzie aorty zstępującej

Gałęzie aorty brzusznej

Tętnice goleni i stopy

Naczynia żylne krążenia wielkiego

Żyła główna górna

Żyła nieparzysta krótka

Żyły ramienno-głowowe

Żyły głowy i szyi

Żyły kończyny górnej

Żyły powierzchowne kończyny górnej

Żyły głębokie kończyny górnej

Żyła główna dolna

Dopływy ścienne żyły głównej dolnej

Dopływytrzewne żyły głównej dolnej

Żyły biodrowe wspólne

Żyły kończyny dolnej

Układ żyły wrotnej

Połączenia żyły wrotnej z układami żyły głównej górnej i dolnej

Naczynia krążenia małego

Krążenie płodowe

Układ chłonny

Naczynia i węzły chłonne kończyny dolnej

Naczynia i węzły chłonne jamy brzusznej i miednicy mniejszej

Naczynia i węzły chłonne klatki piersiowej

Naczynia i węzły chłonne głowy i szyi

Naczynia i węzły chłonne kończyny górnej

Śledziona

Budowa śledziony

Czynność śledziony

Fizjologia układu krążenia

Wiadomości ogólne

Cykl pracy serca

Skurcz przedsionków

Skurcz komór

Rozkurcz komór

Regulacja cyklu sercowego

Uderzenie koniuszkowe i tony serca

Funkcjonalne możliwości serca

Mechanizmy pobudzenia i skurczu serca

Automatyzm serca

Powstawanie i rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego

Elektrokardiografia

Czynność serca

Ultrasonografia serca (echokardiografia)

Praca serca

Objętość minutowa

Regulacja czynności serca

Czynność układu naczyniowego

Fizyczne podstawy hydrodynamiki

Typy przepływu krwi

Rola naczyń w procesie krążenia

Ciśnienie krwi

Pomiar ciśnienia krwi

Tętno

Krążenie krwi w tkankach

Regulacja przepływu tkankowego krwi

Baroreceptory

Stężenie CO₂

Stężenie O₂

Nerwy czuciowe

Ośrodkowy układ nerwowy

Inne czynniki regulujące objętość łożyska naczyniowego

Płyn tkankowy i chłonka

Powstawanie i resorpcja płynu tkankowego

Obrzęk

Krążenie płucne

Krew

Osocze krwi

Odczyn krwi

Krzepnięcie krwi

Środki przeciwkrzepliwe

Chłonka

Elementy upostaciowane krwi

Krwinki czerwone (erytrocyty)

Hematokryt

Wskaźniki czerwonokrwinkowe

Transport tlenu

Transport dwutlenku węgla

Krwinki płytkowe (płytki krwi,trombocyty)

Szpik kostny

Krwinki białe (leukocyty)

Limfocyty

Monocyty

Granulocyty obojętnochłonne (neutrofile)

Granulocyty kwasochłonne (eozynofile)

Granulocyty zasadochłonne (bazofile)

Płytki krwi (trombocyty)

Układ siateczkowo-śródbłonkowy

Mechanizmy obronne krwi

Antygeny

Przeciwciała

Grupy krwi

Układ Rh

Genetyczny typ dziedziczenia

Przetaczanie krwi (transfuzja)

Układ nerwowy

Neuron

Ciało (soma) neuronu

Akson

Dendryty

Osłonka mielinowa

Synapsy

Synapsy elektryczne

Synapsy chemiczne

Synapsy nerwowo-mięśniowe

Glej

Rdzeń kręgowy

Ośrodki i drogi nerwowe rdzenia kręgowego

Funkcje rdzenia kręgowego

Drogi czuciowe

Drogi ruchowe

Odruchy

Opony rdzenia kręgowego

Opony mózgowia

Opona twarda mózgowia

Pajęczynówka mózgowia

Opona miękka mózgowia

Płyn mózgowo-rdzeniowy

Mózgowie

Rdzeń przedłużony

Tyłomózgowie wtórne

Śródmózgowie

Międzymózgowie i jądra podkorowe kresomózgowia

Kresomózgowie

Półkule mózgowe

Kora mózgu

Komory boczne półkul mózgowych

Węchomózgowie

Ośrodki korowe

Pamięć

Mowa

Elektroencefalografia

Odruchy warunkowe

Sen i czuwanie

Układ limbiczny

Twór siatkowaty

Nerwy czaszkowe

Nerwy węchowe (I)

Nerw wzrokowy (II)

Nerw okoruchowy (III)

Nerw bloczkowy (IV)

Nerw trójdzielny (V)

Nerw odwodzący (VI)

Nerw twarzowy (VII)

Nerw przedsionkowo-ślimakowy (VIII)

Nerw językowo-gardłowy (IX)

Nerw błędny (X)

Nerw dodatkowy (XI)

Nerw podjęzykowy (XII)

Nerwy rdzeniowe

Gałęzie grzbietowe nerwów rdzeniowych

Gałęzie brzuszne nerwów rdzeniowych

Splot szyjny

Splot ramienny

Nerwy międzyżebrowe

Splot lędźwiowy

Splot krzyżowy

Splot sromowy

Splot guziczny

Układ nerwowy autonomiczny

Zwoje autonomiczne

Część współczulna układu autonomicznego

Część przywspółczulna układu autonomicznego

Autonomiczne unerwienie narządów i tkanek

Układ narządów zmysłów

Narząd smaku

Narząd powonienia

Narząd przedsionkowo-ślimakowy

Ucho zewnętrzne

Błona bębenkowa

Ucho środkowe

Jama bębenkowa

Kosteczki słuchowe

Trąbka słuchowa (Eustachiusza)

Ucho wewnętrzne

Narząd przedsionkowy

Narząd wzroku

Twardówka

Rogówka

Błona naczyniowa gałki ocznej

Naczyniówka

Ciało rzęskowe

Tęczówka

Soczewka

Akomodacja

Ciało szkliste

Komory oka

Siatkówka

Percepcja i transformacja sygnałów świetlnych w siatkówce

Nerw wzrokowy

Adaptacja

Krótkowzroczność

Dalekowzroczność

Astygmatyzm

Aberracja sferyczna

Aberracja chromatyczna

Aparat ruchowy gałki ocznej

Aparat ochronny oka

Spojówka

Narząd łzowy

Naczynia krwionośne i nerwy gałki ocznej

Skóra jako narząd zmysłu

Mechanoreceptory

Propriorecepcja

Termorecepcja

Czucie bólu

Powłoka wspólna

Budowa szczegółowa skóry

Skóra właściwa

Twory nabłonkowe skóry

Włosy

Paznokcie

Gruczoły skóry

Gruczoły łojowe

Gruczoły potowe

Gruczoły dokrewne

Mechanizm działania hormonów

Działanie hormonów na komórki docelowe

Przysadka

Hormony podwzgórza i przysadki

Hormon wzrostowy (somatotropina)

Wpływ na wzrost

Wpływ na metabolizm

Hormon tyreotropowy (tyreotropina)

Gonadotropiny: hormon luteinizujący i hormon pobudzający pęcherzyki

Hormon adrenokortykotropowy (ACTH)

Prolaktyna

Hormon antydiuretyczny (wazopresyna)

Oksytocyna

Gruczoł tarczowy (tarczyca)

Hormony tarczycy

Synteza i wydzielanie hormonów tarczycy

Wpływ na metabolizm

Wpływ na inne narządy

Kalcytonina

Gruczoły przytarczyczne

Hormon gruczołów przytarczycznych (parathormon)

Grasica

Gruczoły nadnerczowe

Hormony istoty rdzeniowej nadnerczy

Hormony kory nadnerczy (steroidy nadnerczowe)

Mineralokortykosteroidy

Glikokortykosteroidy

Fizjologiczne działanie glikokortykosteroidów

Wpływ na stany zapalne i działanie immunologiczne

Regulacja wydzielania kortyzolu

Aparat wysepkowy trzustki

Fizjologiczne działanie insuliny

Insulina i przemiana węglowodanowa

Rola insuliny w przemianie lipidowej

Niedobór i nadmiar insuliny

Gruczoły płciowe jako gruczoły dokrewne

Jajnik

Jądro

Szyszynka

Eikozanoidy

Leptyna

PRZEDMOWA

Obecne wydanie „Anatomii i fizjologii człowieka” jest kontynuacją wydań ukazujących się wielokrotnie od 45 lat.

Wydanie z 1994 roku było traktowane jako pierwsze, ponieważ zostały w nim wprowadzone podyktowane postępem wiedzy duże zmiany, głównie w części fizjologicznej. Gruntownie zostały w nim zmienione rozdziały poświęcone fizjologii mięśni, układu krążenia i oddychania. Na nowo został napisany rozdział o narządach zmysłów. Wprowadzono uzupełnienia do rozdziału omawiającego układ nerwowy. Usunięto z tekstu wiadomości przestarzałe lub mniej ważne. Dodano także kilkadziesiąt nowych rycin.

W obecnym wydaniu poczyniono dalsze zmiany, zgodnie z postępem wiedzy, w różnych dziedzinach fizjologii. W szczególności gruntownie zostały zmienione rozdziały poświęcone krwi i gruczołom dokrewnym. Fizjologię układu trawiennego poszerzono o omówienie regulacji hormonalnej i nerwowo-mięśniowej przewodu pokarmowego. W układzie oddechowym bardziej szczegółowo przedstawiono materiał dotyczący wymiany gazów w płucach. Dodano także nowe ryciny.

Zakres i układ materiału, który się sprawdził w poprzednich wydaniach, pozostał bez większych zmian.

Mamy nadzieję, że w obecnej postaci podręcznik nasz będzie nadal służyć wszystkim zainteresowanym czytelnikom.

Aleksander Michajlik

Witold Raniotowski

Warszawa, 2003

WIADOMOŚCI OGÓLNE

Jeśli zaczyna źle funkcjonować zegarek, samochód lub jakakolwiek skomplikowana maszyna, naprawić ją potrafi tylko ten, kto zna dokładnie jej budowę i działanie. Podobnie jest z organizmem człowieka. Kto chce skutecznie nieść pomoc w chorobie, musi przede wszystkim dokładnie poznać budowę i czynności ustroju zdrowego.

Nauka zajmująca się opisem budowy ciała ludzkiego nazywa się anatomią człowieka. Termin „anatomia” pochodzi od greckiego „anatemnejn”, co znaczy „rozciąć”, „rozczłonkować”, gdyż główną metodą badawczą tej nauki jest rozcinanie, czyli dysekcja zwłok za pomocą noża. Nowoczesna anatomia w badaniach nad budową ciała posługuje się również promieniami Roentgena, ultradźwiękami oraz wieloma innymi metodami.

Zależnie od sposobu opisu budowy ciała rozróżniamy w anatomii kilka kierunków, które noszą odrębne nazwy.

Anatomia opisowa zajmuje się badaniem ciała według układu narządów mających podobną budowę (układ kostny, mięśniowy, naczyniowy itp.).

Anatomia topograficzna rozpatruje wzajemne stosunki poszczególnych części organizmu w różnych okolicach ciała z punktu widzenia potrzeb praktycznych, głównie chirurgii.

Anatomia plastyczna albo artystyczna zajmuje się badaniem kształtów zewnętrznych ciała dla potrzeb artystów plastyków.

Anatomia czynnościowa jest odmianą anatomii opisowej, stoi na pograniczu fizjologii i wiąże właściwości budowy poszczególnych części ciała z ich czynnością.

Anatomia praktyczna, kliniczna lub stosowana, rozpatruje budowę ciała ludzkiego z punktu widzenia potrzeb medycyny praktycznej.

Anatomia mikroskopowa (histologia) jest nauką o budowie drobnocząsteczkowej narządów. Jej metodą badawczą jest badanie specjalnie przygotowanych preparatów pod mikroskopem.

Anatomia porównawcza zajmuje się porównywaniem budowy ciała i narządów różnych gatunków zwierząt, co pozwala na ustalenie podobieństw i różnic w ich budowie oraz przypuszczalnej drogi rozwoju rodowego ustrojów.

Z anatomią ściśle wiąże się embriologia, która jest nauką o rozwoju zarodka w łonie matki, przy czym embriologia współczesna bada nie tylko kształty, lecz także czynności ustroju zarodka i płodu w poszczególnych stadiach jego rozwoju.

Nauka o czynnościach ustroju nazywa się fizjologią. Metody badań w fizjologii są trudniejsze i bardziej złożone niż w anatomii. Możliwości wykonywania doświadczeń na człowieku są ograniczone względami moralno-etycznymi i dopuszczalne są tylko pod warunkiem, iż nie przynoszą badanemu najmniejszej szkody. Wymagają one też świadomej zgody badanego. Wiele wiadomości o funkcjonowaniu organizmu i jego cech – zwłaszcza ośrodkowego układu nerwowego – pochodzi z obserwacji klinicznych.

Większość praw fizjologicznych została ustalona na podstawie doświadczeń na zwierzętach, zwłaszcza ssakach. W wielu krajach doświadczenia na zwierzętach wymagają zgody specjalnej komisji, która musi uznać zasadność takich badań.

W badaniach nad budową i funkcjonowaniem organizmów dokonał się olbrzymi postęp dzięki zastosowaniu metod chemicznych i fizycznych oraz nowoczesnej aparatury badawczej. Doprowadziło to do powstania dwóch pokrewnych dyscyplin biochemii i biofizyki zajmujących się wyjaśnianiem chemii i fizycznej natury zjawisk biologicznych na poziomie molekularnym. Badania te doprowadziły do wykrycia pewnych praw biologii wspólnych dla wszystkich istot żywych.

KOMÓRKA

Komórka (cellula) jest najmniejszą strukturalną i funkcjonalną jednostką życia. Wszystkie istoty żywe – rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy – są zbudowane z komórek i ich wytworów.

W skład ciała ludzkiego wchodzą tryliony komórek. Mają one różny kształt: kulisty (komórki tłuszczowe), dyskoidalny (krwinki czerwone), rozgałęziony (komórki nerwowe), sześcienny (komórki nerkowe), płaski (nabłonek). Komórki mają również różną wielkość.

Każda komórka składa się z galaretowatej masy żywej substancji zwanej cytoplazmą, otoczonej cienką błoną komórkową. Wewnątrz komórki znajduje się położone zazwyczaj centralnie jądro komórkowe oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną tworzącą otoczkę jądrową zaopatrzoną w drobne otworki – pory. Wnętrze jądra wypełnia DNA i podtrzymujące je białka tworzące razem chromatynę. DNA jest materiałem genetycznym komórki, kontrolującym jej aktywność.

Cytoplazma jest wysoce zorganizowanym układem złożonym z substancji podstawowej zwanej cytosolem i drobnych struktur subkomórkowych (organelli) mających postać rureczek, pęcherzyków i błon śródkomórkowych siateczki endoplazmatycznej.

Należą do nich:

1. Mitochondria – miejsce syntezy ATP – nazywane siłownią komórki; struktury te zbudowane są z dwóch błon – zewnętrznej, która jest gładka, i wewnętrznej pofałdowanej, która tworzy tzw. grzebienie. Mitochondria samopowielają się, posługując się własnym DNA. Geny zawarte w tym DNA pochodzą tylko od matki. W żywej komórce mitochondria pozostają w stałym ruchu. Szczególnie duża ich liczba występuje w komórkach odznaczających się intensywnym metabolizmem (np. w komórkach m. sercowego). W mitochondriach odbywają się reakcje biochemiczne dostarczające większości energii niezbędnej do przebiegu czynności życiowych komórki. Według niektórych koncepcji mitochondria mogły powstać z podobnych do bakterii mikroorganizmów, które przed wielu miliardami lat zespoliły się z prakomórką i odtąd wiodą w niej żywot symbiotyczny na zasadzie obustronnych korzyści.

2. Rybosomy – miejsca syntezy białek; są to drobne kuleczki złożone z RNA i szeregu związanych z nim białek; występują w cytoplazmie niezależnie -pojedynczo lub w gronach albo są związane z siateczką endoplazmatyczną.

3. Szorstka siateczka endoplazmatyczna, zachowująca ciągłość z błoną jądrową jest miejscem przyłączania cukrów do białek i „pakowania” białek dla transportu do aparatu Golgiego.

4. Gładka siateczka endoplazmatyczna ciągnąca się od szorstkiej siateczki i tworząca sieć kanalików membranowych, ale nie zawierająca na swej powierzchni rybosomów – miejsce syntezy lipidów i steroidów, przemiany lipidów i detoksyfikacji leków.

5. Aparat (układ) Golgiego – składa się z zespołu czterech do sześciu przylegających do siebie woreczków membranowych, w których są gromadzone, modyfikowane, pakowane, sortowane białka i lipidy wytwarzane w siateczkach endoplazmatycznych.

Ryc. 1. Schemat budowy komórki.

6. Lizosomy – zamknięte pęcherzyki powstające w mitochondriach, zawierające enzymy – miejsca śródkomórkowego trawienia („worki samobójcze”); lizosomy rozkładają w komórce sfagocytowany materiał; rozerwanie błon lizosomalnych i uwolnienie zawartych w nich enzymów prowadzi szybko do śmierci komórki wskutek autolizy.

7. Peroksysomy – struktury podobne do lizosomów, ale od nich mniejsze; zawierają enzymy detoksyfikujące substancje szkodliwe dla komórki oraz enzymy (np. katalazy) wykorzystujące molekularny tlen do utleniania różnych związków organicznych.

8. Struktury podporowe komórki (cytoskeleton) podtrzymujące cytoplazmę i jej organelle oraz uczestniczące w ruchach komórki; należą do nich mikrokanaliki, mikrowłókienka i włókienka pośrednie.

9. Centriole – tworzące sieć mikrokanalików podczas mitozy (wrzeciono mitotyczne).

10. Witki i rzęski – włosowate wypustki niektórych komórek – rzęski są stosunkowo krótkie i liczne, witki – długie i pojedyncze (np. w plemniku).

11. Szczególną strukturą cytoplazmy zwierzęcej komórki jest centrosom. Jest to jasny region w pobliżu jądra utworzony z włókienek rozchodzących się promieniście od jednego lub dwóch ziarnistych tworów, zwanych centriolami. Centrosom pełni ważną rolę w procesie podziału komórkowego.

JĄDRO KOMÓRKOWE

Położone zazwyczaj centralnie jądro ma kształt kulistego lub owalnego, widniejącego pod mikroskopem pęcherzyka zawieszonego w otaczającej cytoplazmie. Po utrwaleniu i zabarwieniu komórki jądro jest najwyraźniej wyróżniającą się strukturą komórki. Najważniejszym jego składnikiem jest chromatyna, która w mikroskopie elektronowym daje się uwidocznić w postaci nici chromatynowych będących długą cząsteczką kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) związaną z białkiem. W nie dzielącym się jądrze nici te są zwinięte i splątane w kłębek. Przed podziałem komórki chromatyna w jądrze kondensuje się, tworząc odrębne struktury, zwane chromosomami, które stają się widoczne w mikroskopie. Ilość DNA w chromatynie przy tym podwaja się. Zestaw chromosomów w jądrze komórki człowieka składa się z 46 chromosomów. Zawarty w chromosomach DNA przechowuje instrukcje, według których przebiegają wszystkie procesy życiowe komórki.

Większość komórek ma pojedyncze jądro otoczone błoną wewnętrzną i zewnętrzną, które są bardzo selektywne dla tego, co wchodzi i co wychodzi z jądra. Otoczka ta posiada pory, przez które może przechodzić RNA, ale nie DNA. Ciemniej barwiący się fragment chromatyny stanowi jąderko.

Jednym z głównych procesów zachodzących w komórce jest synteza wielkiej liczby różnych białek, które decydują o fizycznych i chemicznych właściwościach komórki. Instrukcje dla syntezy białek są zakodowane w DNA w jądrze. Segment DNA kodujący jedno białko nazywa się genem. Nawet mały gen składa się z ponad 2000 par zasad purynowych, kodujących ponad 700 aminokwasów. Proces kopiowania informacji zawartej w DNA na pojedynczy łańcuch RNA, tzw. informacyjny RNA (messenger RNA), nazywa się transkrypcją. Transkrypcja katalizowana przez enzym polimerazę RNA zachodzi w jądrze.

Proces odczytywania sekwencji nukleotydu mRNA w celu określenia sekwencji aminokwasów wytwarzanego białka nazywa się translacją, która odbywa się w cytoplazmie (w rybosomach).

BŁONA KOMÓRKOWA

Błona komórkowa jest strukturą, która nie tylko otacza komórkę i oddzielają od środowiska zewnętrznego, lecz także umożliwia kontaktowanie z tym środowiskiem i pobieranie z niego różnych substancji niezbędnych do przebiegu procesów życiowych komórki. Błona komórkowa wszystkich komórek zbudowana jest z lipidów (ok. 40%) i białek (ok. 60%). Głównymi składnikami lipidowymi błony komórkowej są fosfolipidy i cholesterol (ok. 40%). Fosfolipidy błony komórkowej tworzą podwójną warstwę dzięki temu, że „końce” ich cząsteczki mają bardzo różne cechy - jeden koniec jest polarny (hydrofilny), drugi – niepolarny (hydrofobowy).

Grupę polarną stanowi NH₃ połączona przez kwas fosforowy z dwoma kwasami tłuszczowymi: jeden z nich jest łańcuchem prostym (nasyconym), drugi -ma jedno podwójne wiązanie (nienasycony), w którym ulega zagięciu w konfiguracji cis. Obecność podwójnego wiązania cis nie pozwala na ścisłe upakowanie cząsteczek i utrudnia ich usztywnienie. Dzięki temu podwójna warstwa lipidowa błony nadaje jej cechy płynne. W niskiej temperaturze podwójna warstwa ma charakter żelu, natomiast w temperaturze ciała warstwa wewnętrzna jak gdyby roztapia się, pozwalając cząsteczkom na ruchy – rotację i zmianę miejsca, a także na ruch innych składników błony (np. białek). Błona komórkowa nie jest zatem strukturą sztywną. Przeciwnie – występujące w niej białka są w ciągłym ruchu. Przemieszczają się one ruchem bocznym i mogą pokonywać odległość kilku mikrometrów w czasie ok. 1 minuty. Niektóre białka są jednak praktycznie nieruchome.

Ryc. 2. Model struktury błony komórkowej. Duże cząsteczki białkowe leżą na podwójnej warstwie lipidowej lub ją przenikają.

Drugim ważnym składnikiem błony komórkowej jest cholesterol. Jego ilość w błonie może być zmienna zależnie od typu błony. W błonach plazmatycznych na każdą cząsteczkę fosfolipidu przypada mniej więcej jedna cząsteczka cholesterolu. Cząsteczka cholesterolu jest zorientowana w błonie komórkowej, tak samo jak fosfolipidu. Polarna głowa cholesterolu przylega do polarnej głowy fosfolipidu. Cząsteczki cholesterolu unieruchamiają kilka sąsiednich grup cząsteczek fosfolipidowych. Dzięki temu podwójna warstwa lipidowa trudniej się odkształca i staje się trudniej przepuszczalna dla małych molekuł rozpuszczalnych w wodzie. Ponadto cholesterol zapobiega krystalizacji węglowodorów i przesunięciom fazowym w błonie komórkowej.

W skład błony komórkowej wchodzą także glikolipidy. Służą one często jako receptory komórkowe. Do cząsteczek wiązanych przez glikozosfingolipidy należą jady, takie jak toksyny cholery i tężca.

Zadaniem błony komórkowej jest podtrzymanie i zachowanie składu cytoplazmy, selektywny transport do i z komórki, przekazywanie informacji (za pośrednictwem receptorów) oraz rozpoznawanie substancji zawartych w tym środowisku.

BIAŁKA BŁONY KOMÓRKOWEJ

Dwuwarstwową strukturę lipidową błony komórkowej ustalono ponad 50 lat temu, natomiast rola białka w tej strukturze była przedmiotem badań przez następne 20 lat. We wczesnych latach sześćdziesiątych XX wieku udowodniono występowanie białek w błonie komórkowej.

Odróżnia się białka transbłonowe, nazywane także białkami integralnymi, oraz białka obwodowe (peryferyjne). Białka transbłonowe są amfifatyczne, to znaczy posiadają regiony hydrofobowe i hydrofilne, które są „zorientowane” tak samo jak podwójna warstwa lipidowa. Białka peryferyjne mogą być związane tylko albo z powierzchnią cytoplazmatyczną (cytozolową) błony komórkowej (przylegające do łańcucha kwasów tłuszczowych), albo z powierzchnią zewnętrzną związaną z oligosacharydem.

Dzięki białkom błona komórkowa nie jest tylko bierną otoczką ograniczającą komórkę, lecz stanowi aktywną strukturę decydującą o tym, co do komórki wchodzi i co z niej się wydostaje. Niektóre białka umieszczone na powierzchni błony komórkowej pełnią rolę receptorów. Wychwytują one ze środowiska zewnętrznego substancje posiadające odpowiednią budowę przestrzenną.

Białka przenikające całą warstwę lipidową stanowią swego rodzaju kanały przepuszczające selektywnie niektóre substancje rozpuszczalne w środowisku zewnętrznym, bądź też pełnią rolę pompy, przenoszącej substancje z zewnątrz do wnętrza komórki lub na odwrót wbrew gradientowi stężeń. Potrzebna jest do tego energia wytwarzana w komórce. Niektóre białka związane z błoną komórkową pełnią rolę enzymów.

Ryc. 3. Schemat ilustrujący funkcję białek błony komórkowej.

Błona komórkowa odgrywa także decydującą rolę w czynnym pochłanianiu substancji wnikających do komórki. Proces ten polega na powstawaniu najpierw małego wpuklenia w postaci kieszonki wypełnionej płynem zewnątrzkomórkowym, następnie kieszonki te zamykają się i przekształcają w pęcherzyki (wakuole) wciągane do wnętrza komórki. Wewnątrz komórki błona takiego pęcherzyka rozpada się, uwalniając do cytoplazmy swą zawartość. Jeżeli zawartością jest płyn – proces nazywa się pinocytozą (wypijanie przez komórkę), gdy pochłonięte w ten sposób zostają cząsteczki stałe, mówimy o fagocytozie (pożeranie przez komórkę). W ten sposób na przykład krwinki białe „pożerają” mikroorganizmy.

Komórki krwi, plemniki i niektóre fagocyty występują w organizmie jako wolne pojedyncze komórki. Większość innych komórek pozostaje w łączności ze sobą. Połączenia te mogą być ścisłe, typu zamykającego. Cząsteczki białkowe błon przylegających do siebie komórek łączą się ściśle na podobieństwo zamka błyskawicznego tworząc warstwę otaczającą komórkę. Połączenia takie uniemożliwiają przechodzenie molekuł przez przestrzeń międzykomórkową między stykającymi się komórkami. Na przykład połączenia ścisłe komórek przewodu pokarmowego zatrzymują enzymy i mikroorganizmy w świetle przewodu, uniemożliwiając ich wchodzenie do krwi.

Połączenia tworzące desmosomy (plamki przylegania) nie stykają się ze sobą, lecz są utrzymywane za pośrednictwem białek wiążących. Połączenia takie zapobiegają separacji komórek i występują w tkankach narażonych na duży stres mechaniczny (skóra, serce, macica).

Połączenia komunikujące (gap junctions) – są to połączenia dwóch sąsiadujących komórek przez wypełnione wodą cylindryczne kanały między ich błonami, przez które przechodzą swobodnie jony, cukry i inne drobne molekuły. Połączenia takie występują w sercu i mięśniach gładkich, w których pobudzenie elektryczne rozchodzi się od komórki do komórki.

Transport przez błony komórkowe może być bierny lub czynny. W procesie biernym różne substancje przechodzą przez błonę komórkową bez udziału energii z komórki. Do procesów biernych należą: dyfuzja, osmoza, ułatwiona dyfuzja, filtracja.

Dyfuzja polega na ruchu cząsteczek z obszaru dużego ich stężenia do małego.

Osmozą nazywamy dyfuzję wody przez błonę półprzepuszczalną; woda jest związkiem wysoce polarnym i wobec tego nie może swobodnie przechodzić przez podwójną warstwę lipidową, ale jej cząsteczka jest dostatecznie mała, aby przenikać bez trudu przez pory większości błon plazmatycznych. Osmoza zachodzi w warunkach, gdy istnieje różnica w stężeniu substancji rozpuszczonych po obu stronach błony.

Dyfuzja ułatwiona jest procesem podobnym do zwykłej dyfuzji, ale substancja dyfundująca jest związana ze swoistym białkiem błony lipidowej (np. przenikanie do komórki glukozy, której cząsteczka jest za duża i nierozpuszczalna w lipidach).

Filtracja jest to ruch wody i rozpuszczonych w niej substancji przez błonę półprzepuszczalną z wyższego do niższego obszaru ciśnienia hydrostatycznego (np. ruch wody przez ściany naczyń włosowatych oraz powstawanie moczu w nerkach).

Egzocytoza jest to ruch jakiejś substancji wydalanej z komórki. Substancja taka zostaje zamknięta w pęcherzyku membranowym, który zostaje przesunięty w cytoplazmie do błony komórkowej, z którą się łączy, a następnie pęka, wydalając swą zawartość na zewnątrz komórki. W ten sposób odbywa się wydzielanie hormonów, neuroprzekaźników, wydzielanie śluzu, wyrzucanie odpadków przemiany.

Endocytoza jest to proces polegający na powstawaniu małego wpuklenia w błonie komórkowej od zewnątrz w postaci kieszonki wypełnionej płynem zewnątrzkomórkowym, po czym kieszonki te zamykają się i przekształcają w pęcherzyki (wakuole) wciągane do wnętrza komórki. Wewnątrz komórki błona takiego pęcherzyka rozpada się, uwalniając do cytoplazmy swą zawartość; gdy jest nią płyn – proces nazywa się pinocytozą (wypijanie przez komórkę), gdy pochłonięte zostają w ten sposób duże cząsteczki stałe – mówi się o fagocytozie (pożeraniu przez komórkę).

Endocytoza może się także odbywać za pośrednictwem białka membranowego, które wiąże się tylko z pewnymi określonymi substancjami. Do komórki zostaje wciągnięty receptor wraz ze związanym z nim materiałem (proces nazywany internalizacją). W ten sposób są pochłaniane przez komórkę lipoproteiny-LDL, insulina, żelazo.

Małe cząsteczki hydrofobowe dyfundują przez podwójną warstwę lipidową stosunkowo łatwo. Woda przenika przez błonę dość opornie i szybki transbłonowy ruch wody w komórce wymaga udziału specjalnych struktur. Podobnie też jony hydrofilne oraz duże cząsteczki nie mogą pokonać dwuwarstwowej błony lipidowej bez udziału struktur specjalnych, które uczestniczą w aktywnym transporcie. Aktywne procesy transportu przez błony komórkowe wymagają energii dostarczanej przez ATP.

Aktywnym transportem nazywamy ruch substancji przez błonę przeciwko gradientowi stężenia lub gradientowi elektrochemicznemu. W transporcie tym pośredniczą białka transportowe błony komórkowej; białka te łączą się odwracalnie z przenoszoną substancją. W ten sposób odbywa się ruch aminokwasów i większości jonów przez błonę oraz na tej zasadzie działa pompa sodowo-potasowa, utrzymująca gradient stężenia tych jonów po obu stronach błony komórkowej.

Białka te działają w różny sposób i zwykle odznaczają się dużą swoistością dla przenoszonych substancji. Odróżniamy wśród nich:

Pompy napędzane energią ATP – przenoszą odpowiednie jony przeciwko ich gradientowi elektrochemicznemu, zużywając energię pochodzącą z hydrolizy ATP.

Kanały jonowe, gdy są otwarte, pozwalają na bierny przepływ odpowiednich jonów zgodnie z ich gradientem elektrochemicznym. Sposób kontrolowania otwierania i zamykania tych kanałów bywa różny i zależy od typu kanału.

Transportery otwierają drogę przez błonę dla małych cząsteczek hydrofilnych (cukry, aminokwasy) i jonów zgodnie z gradientem stężenia lub gradientem elektrochemicznym. Odróżnia się trzy rodzaje transporterów:

uniportery – pozwalające na przechodzenie pojedynczych cząsteczek zgodnie z gradientem stężeń;

symportery – pozwalające na przechodzenie jonu zgodnie z gradientem elektrochemicznym tylko w towarzystwie innego jonu lub cząsteczki, także przeciwko gradientowi;

antyportery – pozwalające na przechodzenie jonu wzdłuż gradientu elektrochemicznego tylko wtedy, gdy inna cząsteczka jest przenoszona w odwrotnym kierunku nawet przeciwko jej gradientowi.

PODZIAŁ KOMÓRKI (MITOZA)

Komórki rozmnażają się przez podział zwany mitozą. W procesie tym wszystkie składniki jądrowe i cytoplazmatyczne ulegają podwojeniu. Wszystkimi tymi zmianami kierują chromosomy w czasie swego podwajania się. W okresie mitozy wyróżnia się cztery fazy: 1) profazę, 2) metafazę, 3) anafazę i 4) telofazę.

Profaza rozpoczyna się od przemieszczenia się dwu centrioli ku przeciwległym stronom jądra oraz ujawniania się chromatyny, która formuje się w pałeczkowate chromosomy. Każdy chromosom składa się z dwóch nici chromatynowych, zwanych chromatydami. Są one połączone w niewielkiej strefie zwanej centromerem. Błona jądrowa i jąderko stopniowo zanikają, a centriole wytwarzają nową strukturę, zwaną wrzecionem podziałowym. Chromosomy przesuwają się ku płaszczyźnie równikowej wrzeciona jak gdyby pociągane przez włókienka wrzeciona odchodzące od centromerów.

W metafazie chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej w tzw. płytkę równikową, w anafazie chromosomy potomne zaczynają się rozdzielać i oddalać pociągane ku przeciwległym biegunom komórki przez włókienka wrzeciona.

Telofaza jest jak gdyby odwróceniem wstępnej profazy. Wokół rozdzielonych chromosomów formuje się błona jądrowa, chromosomy ulegają rozproszeniu, w jądrze pojawiają się jąderka.

PODZIAŁ REDUKCYJNY (MEJOZA)

Inaczej wygląda podział komórek płciowych (gamet). Ponieważ w organizmach jednego gatunku liczba chromosomów jest stała (u człowieka 46), to gdyby po zapłodnieniu komórki jajowej przez wniknięcie do niej plemnika następował opisany wyżej podział mitotyczny, liczba chromosomów musiałaby się podwoić. Komórki takie byłyby niezdolne do życia. Zapobiega temu podział redukcyjny komórek płciowych, zwany mejozą, w trakcie której liczba chromosomów ulega zredukowaniu do połowy (u człowieka do 23).

Ryc. 4. Kariotyp człowieka – mężczyzny i kobiety.

Jak wspomnieliśmy, w komórkach człowieka znajduje się 46 chromosomów. Różnią się one między sobą wielkością i kształtem, lecz każdy chromosom ma swój odpowiednik, tj. chromosom homologiczny (determinujący te same cechy) tego samego kształtu i o tej samej sekwencji genów. Istnieje jednak wyjątek – u mężczyzny jedna para chromosomów składa się z jednego chromosomu krótkiego i jednego długiego. Są to chromosomy determinujące płeć zarodka.

Plemniki (spermatocyty) powstają w kanalikach nasiennych jąder z pierwotnych komórek zwanych spermatogoniami. Spermatogonia przekształcają się najpierw w spermatocyty I rzędu, które wskutek podziału mejotycznego wytwarzają cztery kuliste komórki - spermatydy. Każda spermatyda rozwija się w dojrzały plemnik zawierający połowę chromosomów. Ponieważ spermatocyt I rzędu zawiera dwa różne chromosomy płciowe X i Y, to powstające z jego podziału dwie spermatydy mają garnitury chromosomów różniące się między sobą – jedna ma chromosom X determinujący płeć żeńską, druga Y – determinujący płeć męską.

Niewyspecjalizowane komórki płciowe żeńskie noszą nazwę oogonii. Oogonium rozwija się w oocyt I rzędu, który następnie ulega podziałowi mejotycznemu. W wyniku tego podziału powstają dwie komórki: oocyt II rzędu zawierający żółtko i prawie całą cytoplazmę oraz ciałko kierunkowe zawierające połowę garnituru chromosomów zwanych autosomami, a także jeden chromosom płciowy X.

Mężczyzna wydziela w pojedynczym ejakulacie około 200 milionów plemników, które są stale wytwarzane w jądrach. W odróżnieniu kobieta w chwili narodzenia ma w jajniku tylko kilka tysięcy potencjalnych komórek jajowych, z których po osiągnięciu dojrzałości płciowej (pokwitanie) powstaje co miesiąc jedna komórka jajowa. Niekiedy równocześnie uwalniają się z jajnika dwie komórki jajowe i jeżeli w tym czasie dojdzie do ich zapłodnienia, powstanie ciąża bliźniacza, a rodzące się dzieci są bliźniakami dwujajowymi (dwuzygotycznymi). Monozygotyczne (jednojajowe) bliźnięta rozwijają się z jednej komórki jajowej, która po zapłodnieniu uległa podziałowi mitotycznemu zanim rozpoczął się normalny rozwój zygoty. W tym przypadku bliźnięta są identyczne, gdyż są wyposażone w identyczne zespoły chromosomów.

ROZWÓJ ORGANIZMU CZŁOWIEKA

Człowiek w ciągu życia przechodzi wiele faz rozwoju. Rozwój ten dzieli się na dwa okresy: płodowy (endogenesis) i pozapłodowy (exogenesis). Okres rozwoju płodowego rozpoczyna się z chwilą zapłodnienia i trwa do chwili urodzenia. Zapłodnienie polega na połączeniu się dwóch komórek płciowych: męskiej – plemnika (spermatozoon) z komórką żeńską – jajem (ovum). Jajo jest kulistą komórką o średnicy około 0,15-0,2 mm, powstającą w żeńskim gruczole płciowym – jajniku (orarium). W przeciwieństwie do jaja plemnik jest komórką dużo mniejszą. Ma on kształt nitki długości około 60 mikronów, zakończonej na jednym końcu zgrubieniem zwanym główką. Plemniki rozwijają się w gruczole płciowym męskim – jądrze (testis).

Przed zapłodnieniem jajo podlega tzw. dojrzewaniu. Dojrzewanie polega na tym, że komórka jajowa dzieli się dwukrotnie i zmniejsza o połowę zawartość substancji chromatynowej w swym jądrze, wydzielając ją z niewielką ilością protoplazmy w postaci tzw. ciałka kierunkowego. Podobna redukcja chromatyny o połowę odbywa się także w trakcie rozwoju plemnika. A zatem w każdej z obu komórek płciowych – w jaju i w plemniku – pozostaje tylko połowa chromosomów. Po połączeniu się tych komórek, tj. przy zapłodnieniu, liczba ta uzupełnia się do wartości normalnej dla omawianego gatunku.

Wkrótce po zapłodnieniu komórka jajowa dzieli się na dwie równe komórki potomne, zwane blastomerami pierwszymi, z których każdy dzieli się w dalszym ciągu, tworząc cztery, później osiem, szesnaście itd. coraz drobniejszych blastomerów. U zarodka ludzkiego bruzdkowanie przebiega nieco odmiennie, w ten sposób, że powstają na przemian parzyste i nieparzyste ilości blastomerów. Proces ten nazywamy bruzdkowaniem, gdyż każdy z podziałów zaznacza się na zewnątrz utworzeniem bruzdy pomiędzy komórkami potomnymi. Niebawem wskutek postępującego bruzdkowania powstaje zwarta grudka blastomerów przypominająca owoc morwy lub maliny, zwana morulą. W takiej grudce wkrótce pojawia się drobna szczelina, wypełniona płynem białkowym, który stopniowo spycha blastomery ku obwodowi. W miarę narastania ilości płynu morula przekształca się w kulisty pęcherzyk, zwany blastomą. Jej ścianę tworzy jedna warstwa komórek zwana trofoblastem (trofe – odżywianie). Komórki te nie biorą udziału w budowie ciała zarodka, zadaniem ich jest utrzymanie łączności zarodka ze ścianą macicy oraz odżywianie płodu. Zarodek rozwija się z grupy blastomerów skupionych w jednym końcu jamy pęcherzyka zarodkowego, tworzących tzw. węzeł zarodkowy. W obrębie węzła zarodkowego powstają dwa niewielkie pęcherzyki: jeden z nich (pęcherzyk owodni) składa się z komórek ektodermy (listka zarodkowego zewnętrznego), drugi (pęcherzyk żółtkowy) – z komórek endodermy (listka zarodkowego wewnętrznego). Miejsce, w którym pęcherzyki te stykają się ze sobą, stanowi ostateczny zawiązek zarodka w postaci tzw. tarczki zarodkowej. Powstanie listków zarodkowych – ektodermy i endodermy – nazywa się gastrulacją, zarodek w tym stadium rozwoju – gastrulą. W drugiej fazie gastrulacji pomiędzy zewnętrznym i wewnętrznym listkiem zarodkowym pojawia się środkowy listek zarodkowy – mezoderma. Warstwa komórek tworzących trofoblast przekształca się z czasem w kosmówkę i łożysko. W trakcie dalszego rozwoju przeciwległa tarczce zarodkowej ściana pęcherzyka owodniowego pod wpływem rozciągania przez gromadzący się w nim płyn wytworzy błonę, zwaną owodnią (amnion), która przylega do kosmówki.

W ektodermie wchodzącej w skład tarczki zarodkowej powstaje podłużna rynienka, która następnie przekształca się w cewę rdzeniową. Rozszerzony przedni brzeg tej cewy stanowi zawiązek mózgowia, odcinek tylny – zawiązek rdzenia. Z pozostałej ektodermy powstaje warstwa nabłonkowa skóry. Pomiędzy cewą rdzeniową a endodermą powstaje tzw. struna grzbietowa (chorda dorsalis) charakteryzująca wszystkie kręgowce.

Mezoderma położona bocznie od struny grzbietowej ulega podziałowi na szereg odcinków (segmentów), zwanych somitami. Z somitów powstaną w przyszłości kości i mięśnie. Część pęcherzyka żółtkowego przylegająca do tarczki zarodkowej przekształca się w cewkę jelitową, zamkniętą na obu końcach. Środkowa część tej cewy łączy się z pozostałą częścią położonego poza ciałem zarodka pęcherzyka żółtkowego, który stopniowo zanika. Połączenie jelita pierwotnego z pęcherzykiem żółtkowym staje się coraz węższe i wreszcie przekształca się w wydłużający się stopniowo przewód żółtkowo-jelitowy.

Boczna część mezodermy nie dzieli się na praczłony (somity), lecz rozszczepia się wzdłuż ciała zarodka na dwie blaszki: zewnętrzną, wyścielającą ektodermę od wewnątrz, zwaną somatopleurą (soma - ciało, pleura - blaszka), oraz wewnętrzną - zwaną splanchnopleurą (splanchna – trzewia). Pomiędzy tymi blaszkami wytwarza się szczelina będąca zawiązkiem jamy ciała.

W odcinku tylnym zarodka od jelita pierwotnego odchodzi wypuklenie, zwane omocznią (allantois), która wrasta w szypułę brzuszną, łączącą ciało zarodka z kosmówką. W późniejszym okresie rozwoju zarodka naczynia omoczni przekształcają się w naczynia pępkowe, za pośrednictwem których odbywa się odżywianie płodu. Szypuła brzuszna z czasem przekształca się w pępowinę (funiculus umbilicalis), łączącą pępek zarodka z łożyskiem (placenta).

Poza owodnią i kosmówką zarodek w macicy jest otoczony jeszcze jedną błoną, zwaną doczesną (decidua). Jest to błona śluzowa macicy obrastająca z zewnątrz kosmówkę. Część tej błony znajdująca się pomiędzy płodem a ścianą macicy nazywa się doczesną podstawną (decidua basalis), część pokrywająca kosmówkę – doczesną torebkową (decidua capsularis), część zaś pokrywająca ścianę macicy – doczesną ścienną (decidua parietalis).

Część kosmówki zespolona z doczesną podstawną rozrasta się bardzo na grubość, tworząc wraz ze wspomnianą doczesną duży narząd w kształcie dysku – łożysko (placenta). Do wewnętrznej powierzchni łożyska przyczepia się pępowina. W zewnętrznej części łożyska połączonej ze ścianą macicy rozgałęziają się naczynia maciczne doprowadzające do łożyska krew matki.

KOMÓRKI MACIERZYSTE

Komórką macierzystą nazywamy komórkę pochodzącą z zarodka, płodu lub osobnika dorosłego, która w pewnych warunkach może rozmnażać się przez długi czas, a w przypadku komórek macierzystych dorosłych (multipotencjalnych) – przez cały okres życia osobniczego. Komórka macierzysta może dawać początek wyspecjalizowanym komórkom, tworzącym tkanki i narządy organizmu.

Zarodkowe komórki macierzyste zwierzęce dają się hodować poza ustrojem w nieskończoność (cecha, której nie posiadają komórki macierzyste osobnika dorosłego).

Zapłodnione jajo jest komórką pełnopotencjalną (totipotent). W pierwszych godzinach po zapłodnieniu komórka ta dzieli się na identyczne komórki pełnopotencjalne. Oznacza to, że każda z dwóch komórek umieszczona w macicy może dać początek pełnemu organizmowi. W ten sposób powstają bliźnięta jednojajowe: gdy komórka pełnopotencjalna rozdzieli się, powstaną dwa genetycznie identyczne zarodki.

Z komórek węzła zarodkowego rozwija się wiele typów tkanek i narządów, nie mogą one wytworzyć jednak samodzielnego zarodka. Umieszczone w macicy nie rozwiną się w zarodek. Mówimy, że są to komórki pluripotencjalne.

Komórki macierzyste pluripotencjalne dają początek wyspecjalizowanym komórkom macierzystym przeznaczonym do pełnienia specjalnych funkcji. Przykładem mogą być komórki macierzyste, z których rozwijają się krwinki czerwone, krwinki białe, płytki krwi. Te bardziej wyspecjalizowane komórki macierzyste nazywają się komórkami multipotencjalnymi.

Komórki macierzyste odgrywają wyjątkowo ważną rolę w okresie rozwoju płodowego człowieka, ale występują także u dzieci i osób dorosłych. Na przykład komórki macierzyste krwi znajdują się w szpiku, a także w niewielkiej ilości we krwi obwodowej u dzieci i osób dorosłych. Ich zadaniem jest nieustanne uzupełnianie zasobów krwinek czerwonych, krwinek białych i płytek przez całe życie. Przeżycie bez komórek macierzystych krwi jest niemożliwe.

Odkrycie i opracowanie metod otrzymywania multipotencjalnych komórek macierzystych budzi wielkie nadzieje na ich zastosowanie w terapii wielu dotychczas nieuleczalnych chorób.

TKANKI

Zespół komórek o podobnej strukturze i podobnych funkcjach wraz z wytworzoną przez nie substancją międzykomórkową nazywamy tkanką. Ilość substancji międzykomórkowej w różnych tkankach jest różna – minimalna w tkance nabłonkowej i bardzo duża – w tkance łącznej. Tkanka kostna składa się na przykład z komórek rozmieszczonych w dużej ilości substancji międzykomórkowej przesyconej solami wapnia.

Zespoły tkanek wzajemnie powiązanych i pełniących skoordynowane czynności tworzą narządy, czyli organy. Grupy narządów działające w sposób zintegrowany i zorganizowany tworzą układy narządów, jak np. układ krwionośny, trawienny czy nerwowy.

Narządy po osiągnięciu właściwej im wielkości przestają rosnąć i zachowują określony kształt i wzajemne związki. Ich komórki mogą utracić zdolność dzielenia się, jak np. komórki nerwowe, ale mogą też tę zdolność zachować i wytwarzać w miejsce komórek zużytych nowe, jak to się dzieje w wielu odmianach tkanki nabłonkowej.

Odróżniamy cztery duże grupy tkanek: 1) tkankę nabłonkową, 2) tkankę łączną, 3) tkankę mięśniową i 4) tkankę nerwową. Badaniem struktury i funkcji tkanek zajmuje się histologia.

TKANKA NABŁONKOWA

Tkanka nabłonkowa (textus epithelialis), albo krócej nabłonek (epithelium), jest to zespół komórek ułożonych ściśle obok siebie, spojonych niewielką ilością substancji międzykomórkowej. Tworzą one ciągłe warstwy pokrywające powierzchnię zewnętrzną ciała oraz wyściełają jego jamy, naczynia i przewody. Skłonność do rozprzestrzeniania się powierzchniowego zachowuje nabłonek także w hodowli tkankowej in vitro. Nabłonek stanowi ochronę przed szkodliwymi wpływami otoczenia, bierze udział we wchłanianiu substancji z tego środowiska (układ trawienny i oddechowy) oraz wydalaniu zbędnych produktów przemiany (nerki, płuca, skóra). Komórki nabłonka gruczołowego wytwarzają i wydzielają enzymy trawienne i hormony. Wysoce wyspecjalizowane komórki nabłonkowe wrażliwe na pewne bodźce wchodzą w skład narządów zmysłów.

Zgodnie z powyższym nabłonki można podzielić na: nabłonki powierzchowne, nabłonki wydzielnicze (gruczołowe) i nabłonki zmysłowe.

Ze względu na kształt komórek odróżniamy nabłonki płaskie (epithelium planum), nabłonki sześcienne (epithelium cuboideum), nabłonki walcowate (epithelium columnare) i nabłonki migawkowe (epithelium ciliatum).

Ze względu na liczbę warstw (rzędów) rozróżniamy nabłonek jednowarstwowy lub wielowarstwowy.

Nabłonek wielowarstwowy płaski pełni rolę ochronną. Rogowaciejący nabłonek płaski stanowi powierzchowną warstwę powłoki wspólnej.

Nabłonek sześcienny (nazywany czasem brukowym lub kostkowym) składa się z komórek sześciennych ułożonych na podobieństwo kostek w bruku. W ten sposób zbudowane są gruczoły, np. tarczyca, oraz kanaliki nerkowe.

Komórki nabłonka walcowatego (cylindrycznego) mają kształt cylindryczny -ich wysokość przekracza znacznie ich średnicę. Nabłonek walcowaty stanowi wyściółkę błony śluzowej żołądka i jelit.

Nabłonek migawkowy ma na wolnej powierzchni duże kosmki obdarzone zdolnością poruszania się, zwane rzęskami. Komórki rzęskowe tworzą wyściółkę dróg oddechowych oraz jajowodu. Skoordynowane ruchy pulsujące rzęsek nabłonka dróg oddechowych powodują ruch śluzu skierowany na zewnątrz, przyczyniając się do usuwania z dróg oddechowych drobnych cząsteczek pyłu. W jajowodzie ruch rzęsek kieruje uwolnioną z jajowodu komórkę jajową do macicy.

Komórki nabłonka gruczołowego skupione w większe zespoły tworzą gruczoły. Mogą one mieć kształt pęcherzyków (gruczoły pęcherzykowe) lub cewek (gruczoły cewkowe), albo też postać mieszaną (gruczoły cewkowo-pęcherzykowe).

Większość gruczołów ma budowę zrazikową – większe lub mniejsze skupienia nabłonka gruczołowego rozdzielone są tkanką łączną, w której przebiegają przewody wyprowadzające.

Komórki gruczołowe tworzące skupienia pozbawione przewodów wyprowadzających i uwalniające swe wydzieliny bezpośrednio do krwi nazywają się gruczołami wydzielania wewnętrznego albo gruczołami dokrewnymi.

TKANKA ŁĄCZNA

Tkanka łączna charakteryzuje się wytwarzaniem przez rozmieszczone w niej luźno komórki stosunkowo bardzo dużej ilości substancji międzykomórkowej. Tkanka ta pełni rolę podporową oraz wiążącą poszczególne elementy ze sobą. W wielu przypadkach substancja międzykomórkowa stanowi główną masę decydującą o rodzaju i właściwościach tkanki łącznej – podporowych (np. kość) lub wiążących (np. ścięgna).

Rozróżniamy kilka postaci tkanki łącznej. Do najważniejszych należą: tkanka łączna włóknista – luźna i zwarta (zbita), tkanka chrzęstna, tkanka kostna, tkanka tłuszczowa, tkanka łączna siateczkowata.

Tkanka łączna włóknista luźna (textus coniunctivus fibrosus laxus) składa się z bezpostaciowej koloidalnej substancji podstawowej, licznych włókien kolagenowych i sprężystych oraz całego szeregu komórek. Głównym typem komórek występujących w tkance łącznej włóknistej są fibroblasty. Są to komórki o kształcie nieregularnym, które wytwarzają i wydzielają substancję podstawową tkanki łącznej. Tkanka łączna luźna występuje we wszystkich narządach, gdzie wypełnia przestrzenie międzykomórkowe, pośrednicząc w wymianie różnych substancji pomiędzy układem naczyń włosowatych a komórkami. Jest ona miejscem powstawania odczynów zapalnych i alergicznych wskutek gromadzenia się tu różnych komórek zwalczających inwazję czynników szkodliwych dla organizmu. Komórki tkanki luźnej są obdarzone zdolnością odradzania się i wykonywania bardzo ważnych czynności, jak np. fagocytoza.

Tkanka łączna włóknista zwarta (textus coniunctivus fibrosus compactus) zawiera dużą liczbę przeplatających się wzajemnie włókien białkowych zgrupowanych w pęczki. Rozróżniamy dwa rodzaje tych włókien – kolagenowe (klejodajne), które przy gotowaniu dają klej, oraz włókna sprężyste zbudowane z białka elastyny.

Z tkanki łącznej włóknistej zwartej zbudowane są więzadła, powięzie i ścięgna. W więzadłach łączących mięśnie z kośćmi włókna są ułożone ściśle i przebiegają w tym samym kierunku.

Tkanka chrzęstna (chrząstka) (textus cartillagineus) składa się z elastycznej bardzo mocnej i wytrzymałej substancji międzykomórkowej o konsystencji gumy, wytwarzanej przez komórki chrzęstne. Mają one kształt kulisty i leżą zazwyczaj po dwie lub po kilka w torebkach chrząstkowych. Chrząstka pełni rolę tkanki podporowej. Z chrząstki zbudowany jest szkielet zarodka. W toku rozwoju w łonie matki i po urodzeniu chrząstka ta przekształca się w tkankę kostną. W organizmie dojrzałym chrząstka pozostaje tylko w niektórych miejscach – na powierzchniach stawowych, w zakończeniach żeber, w uchu, nosie oraz w drzewie oskrzelowym.

Tkanka kostna (textus osseus) składa się z komórek kostnych (osteocytów) i twardej, zbitej substancji międzykomórkowej przesyconej złożonymi solami nieorganicznymi, solami wapnia i fosforu, które stanowią ok. 65% suchej masy kości.

Działanie na kość kwasem prowadzi do jej odwapnienia, przy czym kość zachowuje swój kształt zewnętrzny i staje się elastyczna. Natomiast wyprażanie kości w wysokiej temperaturze pozbawiają składników organicznych i kość staje się krucha i łamliwa. Z wiekiem ilość soli nieorganicznych w kościach zwiększa się, a zmniejsza zawartość substancji nieorganicznej – osseiny, w wyniku czego kości stają się bardziej kruche i łatwiej dochodzi do ich złamań.

Komórki kostne (osteocyty) mają kształt pestki śliwki, z której wychodzą na wszystkie strony wypustki zespalające się z wypustkami innych komórek. Osteocyty leżą w jamkach kostnych substancji międzykomórkowej, a wypustki – w delikatnych, drobnych kanalikach kostnych, tworząc razem delikatną sieć przenikającą całą kość. Naczynia krwionośne (tętnice i żyły) oraz nerwy przebiegają w większych kanałach (Haversa). Kanały te otoczone są koncentrycznymi warstwami substancji międzykomórkowej oraz współśrodkowo rozmieszczonymi szeregami osteocytów. System kanałów Haversa i wspomniana sieć kanalików łączących jamki kostne umożliwia doprowadzenie do kości substancji odżywczych i wymianę produktów przemiany.

Tkanka tłuszczowa (textus adiposus) składa się z wielkiej liczby komórek tłuszczowych zawierających dużo materiału energetycznego zapasowego w postaci trójglicerydów (triglicerydów) syntetyzowanych w wątrobie lub na miejscu w samych komórkach. Poza funkcją metaboliczną tkanka tłuszczowa pełni rolę izolacyjną i osłaniającą delikatne narządy. Metabolizm tkanki tłuszczowej pozostaje w znacznym stopniu pod wpływem hormonów i układu nerwowego.

Tkanka siateczkowa (textus reticularis) – jest to ważna odmiana tkanki łącznej, składająca się z komórek, które tworzą siateczkę, w jej okach znajdują się limfocyty.

Tkanka siateczkowa razem z komórkami śródbłonkowymi naczyń włosowatych wątroby, śledziony, szpiku kostnego oraz makrofagami tworzy tzw. układ siateczkowo-śródbłonkowy (USS), odgrywający ważną rolę w reakcjach immunologicznych ustroju.

Bogato unaczyniona tkanka siateczkowata zawarta w kościach tworzy szpik kostny. Szpik jest narządem krwiotwórczym – u człowieka dorosłego występuje on w kościach płaskich, nasadach kości długich oraz trzonach kręgów (szpik czerwony). Z wiekiem część szpiku czerwonego traci zdolności krwiotwórcze i zamienia się na szpik kostny żółty.

TKANKA MIĘŚNIOWA

Tkanka mięśniowa (textus muscularis) składa się z długich, cienkich komórek skupionych w pęczki długości od kilku mikrometrów do kilku centymetrów. Zespoły pęczków łączą się tworząc jednostki narządu ruchu czynnego - mięśnie. Pełnią one w ustroju człowieka rolę silników zamieniających energię chemiczną na energię mechaniczną i ciepło. Przejawem energii mechanicznej jest skurcz mięśnia polegający na skracaniu się komórek mięśniowych pod wpływem bodźca nerwowego. Mechanizm skurczu mięśnia jest opisany w innym miejscu.

Tkanka mięśniowa występuje w trzech różnych postaciach, które różnią się budową mikroskopową, jak również zadaniami czynnościowymi. Są to: 1) tkanka mięśniowa poprzecznie prążkowana (szkieletowa) tworząca mięśnie szkieletowe (ruchu dowolnego), 2) tkanka mięśniowa sercowa i 3) tkanka mięśniowa gładka.

TKANKA MIĘŚNIOWA POPRZECZNIE PRĄŻKOWANA (SZKIELETOWA)

Tkanka ta składa się z długich cylindrycznych zwężających się ku końcowi komórek - miocytów. Miocyty poprzecznie prążkowane osłania błona komórkowa, zwana sarkolemą. Otacza ona cytoplazmę (sarkoplazmę), w której zawarte są włókienka kurczliwe - miofibryle oraz liczne jądra komórkowe. Włókienka kurczliwe wykazują charakterystyczne naprzemiennie ułożone jasne i ciemne prążki, od których pochodzi nazwa tej tkanki. Prążki ciemne załamujące światło podwójnie nazywają się prążkami anizotropowymi, prążki jasne zaś – izotropowymi.

Miocyty poprzecznie prążkowane powstają w okresie rozwoju zarodkowego przez zlewanie się setek pojedynczych komórek, w wyniku czego powstaje twór zwany zespólnią (syncytium). Z tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej utworzone są, jak wspomniano, mięśnie szkieletowe, które przytwierdzają się do kości za pośrednictwem ścięgien. Kurcząc się poruszają one układem dźwigni utworzonych przez kości i stawy. Skurcz mm. szkieletowych pozostaje pod bezpośrednią kontrolą układu nerwowego i może być świadomie kontrolowany. Mięśnie stanowią ok. 40% masy ciała.

TKANKA MIĘŚNIA SERCOWEGO

Tkanka ta różni się od poprzedniej tym, iż jej komórki nie tworzą zespólni, lecz pozostają odrębnymi jednostkami i zawierają tylko po jednym lub dwa jądra.

Komórki m. sercowego mają kształt nieregularnych cylindrów, które łączą się końcami w długie łańcuchy. W miejscach styku tych komórek widnieje ciemniej wybarwiająca się płytka.

Mięsień sercowy kurczy się automatycznie z częstością ok. 60-70 razy na minutę w rytmie niezależnym od woli. Skurcze te utrzymują się nawet po wyizolowaniu serca od reszty ciała. Bodźce dla skurczu m. sercowego powstają w wyspecjalizowanej tkance, która skupiona jest w węźle zatokowym, węźle przedsionkowo-komorowym i w pęczku przedsionkowo-komorowym (Hisa). Tkanka ta tworzy sieć rozgałęzioną w całym mięśniu sercowym. Rolę rozrusznika nadającego i regulującego rytm skurczów odgrywa ta część układu, w której częstotliwość powstawania bodźców jest największa. W warunkach prawidłowych jest nią węzeł zatokowy położony w prawym przedsionku. Częstotliwość wytwarzania bodźców może być regulowana przez układ nerwowy autonomiczny.

TKANKA MIĘŚNIOWA GŁADKA

Komórki mm. gładkich mają kształt wrzecionowaty, długość 50-600 mikrometrów i średnicę 2-10 mikrometrów. Ponieważ nici miozyny i aktyny są w nich ułożone nieregularnie, nie mają one prążków charakterystycznych dla mięśni szkieletowych. Skurcz mm. gładkich odbywa się wolniej niż poprzecznie prążkowanych, dzięki czemu są one zdolne do skurczów długotrwałych przy stosunkowo niedużym zużyciu energii. Mięśnie gładkie występują w ścianach naczyń krwionośnych, ścianach przewodu pokarmowego, dróg moczowych, a także w innych miejscach. Skurcze mm. gładkich są regulowane przez układ nerwowy autonomiczny i są niezależne od woli.

TKANKA NERWOWA

Tkanka nerwowa (textus nervosus) składa się z wysoko wyspecjalizowanych komórek nerwowych, zwanych neuronami, oraz komórek podporowych, czyli glejowych. Komórki nerwowe mają różny, najczęściej gwiaździsty kształt. Od ciała komórkowego odchodzą liczne wypustki. Krótkie rozgałęzione drzewkowato wypustki nazywają się dendrytami. Odchodząca od bieguna komórki jedna długa i rozgałęziająca się dopiero przy swym końcu wypustka nazywa się neurytem lub aksonem. Dendryty przewodzą bodźce elektryczne do komórki, natomiast akson -od komórki.

Neurony spoczywają na rusztowaniu utworzonym przez komórki glejowe. Są to drobne, mocno rozgałęzione komórki o różnych kształtach, wypełniające przestrzenie pomiędzy neuronami. Obok funkcji podporowej komórki glejowe pośredniczą w odżywianiu neuronów i usuwaniu odpadków ich przemiany.

Ryc. 5. Różne typy neuronów: a – komórka dwubiegunowa o dendrytach krzaczastych: b - neurony łączące w mózgu o silnie rozwiniętych i rozgałęzionych dendrytach; c - neuron ruchowy; d – dwubiegunowy neuron czuciowy.

PROPORCJE CIAŁA LUDZKIEGO I ICH ZMIANY W CIĄGU ŻYCIA

Wzajemny stosunek wymiarów poszczególnych części ciała względem siebie decyduje o jego proporcjach. Problem ten zainteresował szczególnie artystów plastyków – rzeźbiarzy i malarzy, którzy usiłowali znaleźć „prawo proporcji” klasycznego, a więc najbardziej harmonijnego ciała człowieka.

Za moduł, według którego ustalano proporcje, przyjęto wysokość głowy. Starożytni Grecy przyjmowali, iż wysokość głowy wynosi jedną ósmą wysokości ciała. Rzymski architekt Witruwiusz ustalił „kanon” uzupełniony następnie przez Leonarda da Vinci, w którym człowiek z rozkrzyżowanymi kończynami jest wpisany w koło, którego środek jest w miejscu pępka. Michał Anioł uważał, iż w tej proporcji głowa jest za krótka i przedłużył tułów i golenie (ryc. 6).

Ryc. 6. Krzyż św. Andrzeja – kanon rzymskiego architekta Witruwiusza uzupełniony przez Leonarda da Vinci, który dorysował postać w rozkroku z uniesionymi nieco ramionami. Wokół tej figury nakreślił koło, którego środek znajduje się w pępku. Wysokość głowy wg tego kanonu jest mała (¹/₉ wysokości ciała).

Pomiary poszczególnych części ciała wielkiej liczby osób wykazują, że największym wahaniom ulega długość kończyn. Istnieją także różnice zależne od płci – kobiety mają nieco dłuższy tułów, lecz szersze biodra i krótsze kończyny. Proporcje te odnoszą się do człowieka dorosłego. Inaczej przedstawiają się one u rosnących dzieci. Zmiany proporcji ciała w miarę wzrostu przedstawione są na rycinach 7 i 8. U noworodka długość ciała jest tylko czterokrotnie większa od długości głowy, a to dlatego, że rozwój mózgowia i narządów zmysłów zachodzi podczas ciąży znacznie szybciej niż innych narządów. Długość ciała, która u noworodka wynosi przeciętnie 50 cm, pod koniec pierwszego roku życia zwiększa się o ok. 50% (75 cm), pod koniec drugiego roku zwiększa się o dalsze 10 cm.

W rozwoju dzieci można odróżnić cztery okresy wzrostu przedstawione w zestawieniu:

Ryc. 7. Dwa okresy życia płodowego i pięć okresów po urodzeniu. W celu ukazania charakterystycznych zmian proporcji różnych części ciała w różnych okresach rozwoju postacie przedstawiono w jednakowych rozmiarach.

Okres wzrastania kończy się u mężczyzn przeważnie ok. 25 rż., u kobiet – pomiędzy 18 a 20 rż. W miarę starzenia się wysokość ciała zmniejsza się wskutek zmian w kręgosłupie – ok. 50 rż. człowiek staje się niższy o ok. 3%. Ostateczny wzrost człowieka dorosłego jest różny u przedstawicieli różnych ras i stref geograficznych. Za normalne granice przyjmuje się wzrost od 121 do 199 cm. Kobiety są przeciętnie o 7% niższe od mężczyzn tej samej rasy. Wzrastanie jest sterowane przez niektóre hormony. Hormon wzrostu przysadki i hormony tarczycy przyspieszają, hormony płciowe – hamują wzrost. Na przykład wytrzebienie przed okresem pokwitania prowadzi do nadmiernego wzrostu, natomiast niedoczynność tarczycy (wole) powoduje zahamowanie wzrostu (karłowatość).

Ryc. 8. Wzrost i rozwój zewnętrznych postaci ciała.

Największy udokumentowany wzrost wynosi 255 cm, najmniejszy 67 cm. Przy badaniu szkieletów odkrywanych przy wykopach archeologicznych wzrost osobników ustala się na podstawie długości kości biodrowych.

RÓŻNICE KONSTYTUCYJNE BUDOWY CIAŁA

Z codziennego doświadczenia wiemy, że ludzie różnią się między sobą zarówno kształtem całego ciała, jak i jego części. Od dawna zauważono, iż z pewnymi typami kształtu całego ciała wiążą się określone cechy psychiczne, a także skłonności do pewnych chorób. Pomimo wielkiej różnorodności można w populacji ludzkiej wyodrębnić pewne typy konstytucyjne.

Podejmowano wiele prób klasyfikacji różnych typów budowy ciała. Do najbardziej znanych należy klasyfikacja niemieckiego psychiatry Kretschmera oraz nowsza klasyfikacja amerykańskiego psychologa Sheldona.

Ryc. 9. Typy konstytucyjne wg Kretschmera: 1 – typ leptosomiczny; 2 – typ atletyczny; 3 – typ pykniczny.

Kretschmer odróżnia trzy typy konstytucjonalne – pykniczny, leptosomiczny i atletyczny. Pyknik jest to typ szeroki, o zaokrąglonych formach, z dużą ilością tłuszczu, krępy, przysadzisty. Typ leptosomiczny jest długi, wąski, wyciągnięty. Typ atletyczny jest muskularny, o szerokiej klatce piersiowej i ramionach, wąskich biodrach.

Klasyfikacja Sheldona w zasadzie jest podobna do typologii Kretschmera; oparta jest jednak na ilościowej ocenie trzech różnych składników występujących w danym typie, które określa się jako komponenty: 1) endomorficzne, 2) mezomorficzne i 3) ektomorficzne.

Skrajny typ endomorficzny (tj. zawierający najwięcej składników endomorficznych) charakteryzuje się kształtami okrągłymi – jego charakterystyczne cechy to okrągła głowa, duży brzuch, ociężałe kończyny górne i dolne, z dużą ilością tłuszczu na ramionach i biodrach, przy cienkich kostkach i nadgarstkach. Typ ten odznacza się skłonnością do tycia. W potocznej mowie określany jest jako „grubas”. Typ endomorficzny ma duże narządy wewnętrzne – wątrobę, śledzionę i jelita.

Skrajną odmianą typu mezomorficznego jest klasyczny Herkules z przewagą kości i mięśni. Odznacza się kwadratową masywną głową, szerokim barkiem i klatką piersiową, muskularnymi kończynami z przewagą odcinków dystalnych nad proksymalnymi. Tkanka tłuszczowa jest minimalna. Serce stosunkowo duże.

Skrajny typ ektomorficzny to człowiek szczupły o chudej, wydłużonej twarzy z cofniętym podbródkiem, wysokim czołem, o chudej, szczuplej, wąskiej klatce piersiowej i wąskim brzuchu, podłużnym sercu i długich kończynach – „chudzielec”. Prawie zupełnie nie ma podskórnej tkanki tłuszczowej. Umięśnienie rozwinięte słabo. W stosunku do ogólnych rozmiarów duża jest powierzchnia skóry. Dobrze rozwinięty układ nerwowy.

Większość ludzi nie należy do opisanych typów skrajnych. W budowie ich ciała w różnym stopniu występują kombinacje wszystkich trzech składników. Określanie typu konstytucyjnego jest najbardziej miarodajne dla ludzi w wieku 20-25 lat, dla dzieci jest ono bardzo niedokładne.

Istnieje skłonność określonych typów konstytucyjnych do niektórych chorób: typ ektomorficzny wiąże się ze skłonnością do gruźlicy płuc, typ mezomorficzny częściej kojarzy się z niedokrwienną chorobą serca; cukrzyca wieku dorosłego częściej występuje u osób otyłych typu endomorficznego. Z chorób psychicznych -schizofrenia wiąże się częściej z typem ektomorficznym, natomiast psychoza maniakalno-depresyjna, cyklofrenia – raczej z typem endo- i mezomorficznym, paranoja - z typem mezomorficznym. Histeria i depresja są bardziej typowe dla typów mezomorficznego i endomorficznego.

POSTAĆ CZŁOWIEKA JAKO CAŁOŚĆ

Opisując ciało człowieka przedstawiamy je w pozycji pionowej, zwróconej ku nam przodem z rękami opuszczonymi, dłońmi skierowanymi do przodu jak na rycinie 10.

W tak przedstawionej postaci wyróżniamy wiele określeń służących do orientacji w przestrzeni opisywanych części ciała. Są to:

1. Osie ciała

a) Osie pionowe (czyli podłużne) – przebiegają pionowo w stosunku do ziemi. Najdłuższa oś pionowa nazywa się osią główną.

b) Osie poziome (lub poprzeczne) przebiegają prostopadle do osi pionowych od strony lewej ku prawej.

c) Osie strzałkowe (przednio-tylne) przebiegają w kierunku strzały wystrzelonej od przodu prostopadle do osi pionowej.

2. Płaszczyzny

a) Płaszczyzny strzałkowe są wyznaczone przez osie strzałkowe i pionowe. Płaszczyzna strzałkowa przebiegająca w osi głównej, dzieląca ciało na dwie symetryczne połowy prawą i lewą, nazywa się płaszczyzną pośrodkową.

b) Płaszczyzny czołowe wyznaczone przez osie poprzeczne i podłużne przebiegają równolegle do płaszczyzny czoła.

c) Płaszczyzny poziome (poprzeczne) wyznaczone przez osie poprzeczne i strzałkowe przebiegają prostopadle do dwóch poprzednich.

Ryc. 10. Anatomiczna pozycja ciała z zaznaczeniem płaszczyzn orientujących.

Na każdej z tych płaszczyzn określamy kierunek w przestrzeni:

1. Przedni i tylny (brzuszny i grzbietowy) na płaszczyznach strzałkowych.

2. Górny i dolny – na płaszczyznach czołowych i strzałkowych.

3. Boczny i przyśrodkowy – oraz przedni i tylny na płaszczyznach poziomych.

Na kończynach odróżniamy kierunek bliższy (proksymalny) i dalszy (dystalny) w odniesieniu do tułowia.

W celu określenia położenia narządów stosujemy nazwy: zewnętrzny, wewnętrzny, środkowy, powierzchowny, głęboki, podłużny, poprzeczny, prawy i lewy.

Na oznaczenie kierunku ruchu stosujemy nazwy: odwodzenie (abductio) - kierunek od ciała i przywodzenie (adductio) - do ciała.

Rotacja (rotatio) - obrót – ruch wokół osi długich kończyn lub kręgosłupa. Prostowanie (extensio) i zginanie (flexio) tułowia lub kończyn. Początek (ogrio) -koniec mięśnia mniej ruchliwy, przyczep (insertio) - koniec mięśnia bardziej ruchliwy.

OKOLICE CIAŁA

W celu określenia miejsca na powierzchni ciała służą następujące linie umowne:

1. Linia pośrodkowa przednia (linea mediana anterior).

2. Linia pośrodkowa tylna (linea mediana posterior). Linie 1 i 2 przebiegają w płaszczyźnie symetrii na powierzchni przedniej i tylnej – pierwsza przez środek czoła, nosa, warg, bródki, szyi, mostka i wzdłuż kresy białej brzucha do środka spojenia łonowego, druga – od miejsca połączenia obu kości ciemieniowych z potyliczną do kręgosłupa i wzdłuż niego do szczytu kości guzicznej.

3. Linia sutkowa (linea mamillaris), biegnąca pionowo przez brodawkę sutkową, leżącą zazwyczaj u mężczyzn na wysokości czwartego międzyżebrza. Ze względu na to, że u kobiet położenie brodawki sutkowej jest zmienne zależnie od rozwoju i czynności gruczołu sutkowego, możemy określić położenie tej linii, opuszczając ją pionowo ze środka obojczyka, jako linię środkowoobojczykową (linea medioclavicularis), która pokrywa się z linią sutkową.

4. Linia pachowa (linea axillaris), biegnąca pionowo po ścianie bocznej klatki piersiowej od szczytu dołu pachowego do jej brzegu dolnego.

5. Linia łopatkowa (linea scapularis), biegnąca pionowo po powierzchni tylnej klatki piersiowej przez kąt dolny łopatki, równolegle do kręgosłupa.

Omówione linie pozwalają się zorientować co do położenia określanego punktu w poszczególnych okolicach, których nazwy są powiązane z nazwami ciała. Odróżniamy więc okolice głowy, szyi, klatki piersiowej itd., które kolejno omówimy.

Okolice głowy. Odróżniamy tu okolice nieparzyste – czołową i potyliczną (regio frontalis et r. occipitalis), oraz parzyste – ciemieniowe i skroniowe (r. parietalis et r. temporalis). Odpowiadają one mniej więcej kościom czaszki o tych nazwach.

Okolice twarzy. Okolica nosowa (r. nasalis) obejmuje grzbiet, powierzchnie boczne i podstawę nosa. Okolica ustna (r. oralis) otacza szparę ustną, a więc obejmuje wargi i kąty ust. Okolica bródkowa (r. mentalis) leży na bródce, pod okolicą ustną. Okolica oczodołowa (r. orbitalis) obejmuje powierzchnię ograniczoną brzegami oczodołu, od góry graniczy z okolicą czołową, od przyśrodka – z nosową, od dołu zaś – z następną okolicą podoczodołową (r. infraorbitalis), która od strony bocznej sąsiaduje z okolicą jarzmową (r. zygomatica). Do tyłu od jarzmowej leży wymieniona już okolica skroniowa. Bocznie od okolicy ustnej przechodzimy na okolicę policzkową (r. buccalis), która graniczy z okolicą przyuszniczo-żwaczową (r. parotideomasseterica), dochodzącą do tylnego i dolnego brzegu żuchwy.

Okolice szyi. Granicę między twarzą i szyją stanowi łatwo wyczuwalny brzeg dolny żuchwy. Na szyi rozróżniamy cztery parzyste okolice. Nad skośnie przebiegającym wałem mięśnia mostkowo-obojczykowo-sutkowego leży okolica tej samej nazwy (/: stemocleidomastoidea). Między nią i linią pośrodkową ciała leży okolica przednia szyi (r. colli anterior), ograniczona od góry brzegiem żuchwy. W tej okolicy odróżniamy trójkąt podżuchwowy (trigonum submandibulare), leżący pod brzegiem żuchwy, i nieco niżej trójkąt tętnicy szyjnej (tr. caroticum). Bocznie od okolicy mostkowo-obojczykowo-sutkowej leży okolica boczna szyi (r. colli lateralis), dochodząca do wyraźnie odcinającego się brzegu mięśnia czworobocznego, przyczepiającego się do obojczyka. Granicę dolną tej okolicy stanowi obojczyk. Okolicę tę zajmuje trójkąt łopatkowo-obojczykowy (trigonum omoclaviculare), zwany też dołem nadobojczykowym większym, szczególnie dobrze widoczny u osób szczupłych przy podciągniętych ku górze barkach. Do tyłu od tego trójkąta rozciąga się okolica tylna szyi (r. colli posterior), zwana potocznie okolicą karku.

Okolice klatki piersiowej. Okolica podobojczykowa (r. infraclavicularis) leży w dole tej samej nazwy i graniczy od dołu z okolicą sutkową (r. mammalis), dochodzącą do poziomu dolnego końca mostka. Między ramieniem a ścianą boczną klatki piersiowej leży dół pachowy (fossa axillaris), ograniczony powierzchnią klatki piersiowej, zajętą przez okolicę pachową (r. axillaris).

Okolice brzucha. Jeżeli na ścianie przedniej tułowia przeprowadzimy poprzeczne linie poziome: jedną – przez podstawę wyrostka mieczykowatego mostka, drugą – przez najniższe punkty boczne klatki piersiowej i trzecią – przez kolce biodrowe górne przednie, to podzielimy ścianę przednią brzucha na trzy obszary: górny – nadbrzusze (epigastrium), środkowy – śródbrzusze (mesogastrium) i dolny -podbrzusze (hypogastrium). Następnie przedłużając linię sutkową z każdej strony do pachwiny, dzielimy każdy z wymienionych obszarów na trzy pola stanowiące dziewięć okolic. W części pionowej środkowej leży u góry okolica nadbrzusza (r. epigastrica), pod nią okolica pępkowa (r. umbilicalis) i najniżej – okolica łonowa (r. pubica). W częściach bocznych znajdujemy okolice parzyste (prawe i lewe), u góry podżebrową (r. hypochondriaca), niżej – boczną brzucha (r. lateralis abdominis) i u dołu – pachwinową (r. inguinalis).

Okolice grzbietu. Część pośrodkową grzbietu obejmuje okolica kręgowa (r. vertebralis). Na kości krzyżowej znajdujemy okolicę krzyżową (r. sacralis). Bocznie od okolicy kręgowej i do dołu od granicy z karkiem aż do poziomu kąta dolnego łopatki leży okolica łopatkowa (r. scapularis). Poniżej łopatki, na klatce piersiowej, leży okolica podłopatkowa (r. subscapularis), a do kości miednicznej ciągnie się okolica lędźwiowa (r. lumbalis).

Okolica kroczowa (r. perinealis) ma kształt ukośnika, leżącego na dolnym końcu tułowia. Ograniczają ją linie łączące szczyt kości guzicznej z guzami kulszowymi, oraz guzy kulszowe z brzegiem dolnym spojenia łonowego. Linia poprzeczna łącząca guzy kulszowe dzieli krocze na dwa trójkąty, z których przedni stanowi okolicę moczowo-płciową (r. urogenitalis), tylny zaś okolicę odbytową (r. analis).

Okolice kończyny górnej. Bark jest zajęty przez okolicę naramienną (r. deltoidea). Ramię ma okolicę ramienną przednią (r. brachii anterior) i ramienną tylną (r. brachii posterior). Od stawu łokciowego biorą nazwę otaczające go – okolica łokciowa tylna (r. cubiti posterior) i okolica łokciowa przednia (r. cubiti anterior), której środek zajmuje dół łokciowy (fossa cubitalis). Na przedramieniu przy dłoni odwróconej do przodu w pozycji stojącej znajduje się okolica przednia przedramienia (r. antebrachii anterior) i okolica tylna przedramienia (r. antebrachii posterior). Na ręce odróżniamy grzbiet ręki (dorsum manus) i dłoń (palma manus).

Kończyna dolna. Powierzchnię zewnętrzną miednicy zajmuje okolica pośladkowa (r. glutea). Przednią i tylną powierzchnię uda obejmują okolice tej samej nazwy (r. femoris anterior et posterior). Okolice przednia i tylna kolana (r. genus anterior et posterior) otaczają staw kolanowy. Między stawem kolanowym a stopą leżą okolice przednia i tylna goleni (r. cruris anterior et posterior). Na stopie leży okolica piętowa (r. calcaneus), wreszcie odróżniamy na niej grzbiet stopy (dorsum pedis) i podeszwę (planta pedis).

NARZĄDY. UKŁADY NARZĄDÓW

Narządem nazywamy zespół tkanek, posiadający określony kształt i pełniący pewną funkcję.

Narządy związane z pewną określoną funkcją łączymy w układy narządów, opisywane systematycznie w anatomii.

W ciele człowieka odróżniamy następujące układy narządów:

1. Układ szkieletowy (systema sceleti), złożony z kości, stawów, więzadeł, stanowi rusztowanie i osłonę dla części miękkich ciała oraz jest biernym narządem ruchu.

2. Układ mięśniowy (systema musculorum) jest czynnym aparatem ruchu, poruszającym układ szkieletowy.

3. Układ trawienny (systema digestorium) obejmuje narządy biorące udział w pobieraniu i przerabianiu pokarmu na substancje niezbędne do przemiany materii.

4. Układ oddechowy (systema respiratorium) składa się z dróg oddechowych i narządu oddechowego – płuc. Zadaniem jego jest wymiana gazów między powietrzem zewnętrznym a krwią.

5. Układ moczowo-płciowy (systema urogenitale) obejmuje narządy wydzielnicze (nerki i drogi moczowe), których zadaniem jest usuwanie z ustroju szkodliwych produktów przemiany materii, oraz narządy służące do zachowania gatunku -rozmnażania.

6. Układ naczyniowy (systema vasorum) rozprowadza po całym ustroju krew zawierającą substancje odżywcze oraz doprowadza do narządów wydzielniczych substancje wydalane z ustroju.

7. Układ nerwowy (systema nervosum) koordynuje i kontroluje czynności wszystkich innych układów. Wyższe czynności układu nerwowego są podłożem zjawisk psychicznych.

8. Narządy zmysłów (organa sensuum) są związane bezpośrednio z układem nerwowym, który za ich pośrednictwem utrzymuje łączność ustroju ze światem zewnętrznym.

9. Skóra (cutis) odgranicza ciało od środowiska zewnętrznego i chroni je przed zewnętrznymi wpływami; poza tym stanowi narząd czuciowy.

10. Układ wewnątrzwydzielniczy (systema endocrinum), czyli układ gruczołów dokrewnych, utrzymuje łączność różnych części ustroju i reguluje ich czynności za pomocą substancji chemicznych (hormonów) wydzielanych do krwi.

Zespół wszystkich wymienionych układów narządów składa się na jedną całość, zwaną organizmem albo ustrojem. Ustrój człowieka nie jest zwykłą sumą wchodzących w jego skład układów, lecz jest jednorodnym żywym zespołem wzajemnie ze sobą związanych i współpracujących narządów.

UKŁAD NARZĄDÓW RUCHU

W przyrodzie występują różne rodzaje sił powodujących ruch. Ruch mechaniczny powstaje wskutek działania sił grawitacji, pola magnetycznego i elektrycznego, różnicy ciśnień itp. W biologii najczęściej spotykany jest ruch powodowany siłą kurczących się mięśni, tzw. ruch miogenny. U kręgowców siła mięśni przenoszona jest na układ szkieletowy, który składa się z kości połączonych ruchomo stawami.

W skład układu narządów ruchu wchodzą zatem:

1) układ kostny,

2) układ stawowo-więzadłowy,

3) układ mięśniowy.

Układ kostny i stawowo-więzadłowy stanowią bierną część układu narządów ruchu, podczas gdy układ mięśniowy jest jego częścią czynną.

UKŁAD KOSTNY – OSTEOLOGIA

DANE OGÓLNE

Szkielet człowieka dorosłego składa się z 206 oddzielnych kości. Liczba ta jednak jest zmienna: u dziecka 15-letniego jest większa (356), u starców mniejsza. Różnica wynika ze zrastania się poszczególnych części kości u ludzi młodych i ze zrastania się niektórych kości u osób w wieku podeszłym.

Kość zbudowana jest z dwóch podstawowych składników: organicznego, tzw. osseiny, nadającej kości elastyczność, i mineralnego, głównie soli wapniowych kwasu fosforowego i węglowego (p. Tkanka kostna). Fosforan wapnia i magnezu oraz węglan wapnia nadają kości odpowiednią twardość.

Osseinę można wydzielić poddając kość działaniu silnych kwasów, które usuwają z niej sole mineralne. Odwapniona kość zachowuje kształt, jest bardzo sprężysta i łatwo odkształcalna. Poddanie kości działaniu wysokiej temperatury usuwa z niej elementy organiczne (osseinę). Taka kość jest bardzo krucha i rozsypuje się nawet przy stosunkowo słabym uderzeniu.

Wzajemny stosunek ilościowy i jakościowy osseiny i składnika mineralnego warunkuje właściwości mechaniczne kości. Kości u dzieci, bogate w składniki organiczne, są elastyczne i odporne na złamania. Kości ludzi w wieku starszym są mało elastyczne i kruche ze względu na przewagę w nich składników mineralnych.

Pod względem budowy wyróżnia się istotę kostną zbitą (substantia compacta) i istotę gąbczastą (substantia spongiosa).

Z kości zbitej zbudowane są trzony kości długich i powierzchowne warstwy kości płaskich (sklepienie czaszki, mostek, łopatka, kości biodrowe). Istota gąbczasta wchodzi w skład końców kości długich, znajduje się między blaszkami zbitymi kości płaskich, jest również tworzywem większej części kości krótkich i różnokształtnych (kości nadgarstka i stępu).

Wyróżnia się: 1) kości długie, 2) kości płaskie i 3) kości krótkie różnokształtne.

Kości długie, których większość wchodzi w skład szkieletu kończyn, zbudowane są z trzonu (corpus) i położonych na jego końcach zgrubiałych nasad (epiphyses). W wieku dziecięcym nasada oddzielona jest od trzonu warstwą chrząstki nasadowej (cartilago epiphysialis). Chrząstka ta jest miejscem wzrostu kości na długość. Jak już wspomniano, zanika ona po ukończeniu wzrostu i wtedy nasada łączy się bezpośrednio z trzonem. Część trzonu sąsiadująca z chrząstką nasadową nazywa się przynasadą (metaphysis). Nasady kości długich pokryte są w całości lub w części chrząstką stawową (cartilago articularis). Chrząstka stawowa umożliwia swobodne ruchy w stawie, a ponadto jest miejscem wzrostu nasad.

Nasady zbudowane są przede wszystkim z istoty gąbczastej, trzony z istoty kostnej zbitej. W obrębie przynasad w miarę zbliżania się do nasady warstwa istoty zbitej staje się cieńsza, a masa istoty gąbczastej powiększa się.

Do kości płaskich zalicza się kości sklepienia czaszki, łopatkę, mostek i kości biodrowe. Mają one kształt cieńszych lub grubszych, najczęściej powyginanych, płyt. Zewnętrzna i wewnętrzna warstwa kości płaskiej zbudowana jest z tkanki kostnej zbitej. Między nimi leży śródkoście (diploe) zbudowane z substancji gąbczastej. Kości płaskie w młodym wieku mają niekiedy dodatkowe punkty kostnienia umieszczone najczęściej na obwodzie kości. W takich przypadkach oddzielone są one od właściwej kości płaskiej chrząstką nasadową.

Kości krótkie i różnokształtne trudno zaliczyć do jednej z wymienionych wyżej grup. Mają one najczęściej kształt nieregularnej bryły. Na ich powierzchniach występują dodatkowe guzki, bruzdy i wyrostki. Kości krótkie i różnokształtne w swojej masie zbudowane są z tkanki gąbczastej, którą pokrywa cienka warstwa istoty kostnej zbitej.

Kształt kości jest uwarunkowany czynnością, którą one spełniają. Budowa kości, czyli jej architektonika, opiera się na zasadzie największej wytrzymałości przy najmniejszej ilości budulca. Stąd też trzony kości długich mają kształt rur wytrzymałych na obciążenie osiowe i zginanie. Nasady kości długich, kości różnokształtne i śródkoście kości gąbczastej zbudowane są z tkanki gąbczastej, której układ beleczek pozwala na przenoszenie odpowiednich dla danej kości sił ściskających i rozciągających (ryc. 11). Nawet już po ukształtowaniu się kośćca zmiana warunków mechanicznych (np. po złamaniu) powoduje zmianę architektoniki kości w kierunku dostosowania do nowych warunków.

Ryc. 11. Schemat przebiegu beleczek kostnych w górnej nasadzie kości udowej.

Układ beleczek kostnych zgodny jest zatem z przebiegiem linii sił tworząc tzw. trajektorie. W miejscach obciążeń beleczki występują obficiej i są grubsze. W polach mechanicznie martwych jest ich mniej i są cieńsze.

OKOSTNA

Powierzchnię kości pokrywa błona zwana okostną (periosteum). Zbudowana jest ona z dwóch warstw. Zewnętrzna, bogato unaczyniona, warstwa utworzona jest z tkanki łącznej. Wewnętrzna, przylegająca bezpośrednio do kości, warstwa okostnej zawiera liczne elementy komórkowe, z których komórki kościotwórcze (osteoblasty) biorą udział w budowie i odtwarzaniu kości. Przechodzące z okostnej do powierzchownych warstw kości włókna klejodajne przytwierdzają okostną (włókna Sharpeya). Wraz z nimi wnikają do kości drobne naczynia krwionośne unaczyniające powierzchowną jej warstwę.

Części chrzęstne szkieletu pokrywa błona, zwana ochrzęstną (perichondrium). Zbudowana jest ona podobnie do okostnej. Od strony jamy szpikowej kość pokrywa błona śródkostna (endosteum). Oddziela ona kość od szpiku kostnego.

Szpik kostny (medulla ossium), wypełniający jamy szpikowe kości długich, ma u osób dorosłych zabarwienie żółtawe, stąd jego nazwa - szpik żółty. Barwa szpiku zależy od dużej ilości tkanki tłuszczowej, z której przede wszystkim jest zbudowany. Szpik kostny wypełnia również przestrzenie międzybeleczkowe tkanki kostnej gąbczastej. U noworodków występuje wyłącznie szpik czerwony, w którym wytwarzane są krwinki czerwone. W miarę wzrostu organizmu szpik czerwony przemienia się w szpik żółty. Szpik czerwony pozostaje jedynie w niektórych kościach (kręgi, mostek, żebra i łopatka).

CZYNNOŚCI KOŚCI

Kość jest żywą tkanką biorącą udział w przemianie materii. Jest ona ponadto największym zbiornikiem soli mineralnych, przede wszystkim soli wapnia. Wapń pobierany jest z przewodu pokarmowego i wydalany w większości przez nerki. Istnieje ciągła wymiana wapnia między kością a płynami tkankowymi w ilości ok. 400 mg na dobę (ryc. 12).

Ryc. 12. Krążenie wapnia w ustroju.

Żywy udział w przemianie wapniowej biorą komórki. Komórki kościotwórcze (osteoblasty) mają zdolność odkładania wapnia w kości. W przeciwieństwie do nich osteoklasty zawierają enzymy wypłukujące wapń, który przechodzi do płynu międzykomórkowego.

Prawidłową przemianę wapniową regulują hormony gruczołów przytarczycznych i kory nadnercza. Dla sprawnego przebiegu procesów niezbędna jest witamina D.

ROZWÓJ I WZROST KOŚCI

Tkanka kostna może rozwinąć się albo bezpośrednio na podłożu tkanki łącznej zarodkowej (mezenchymy), albo też za pośrednictwem chrząstki.

Ryc. 13. Schemat rozwoju kości długich.

Na podłożu łącznotkankowym rozwija się obojczyk, kości twarzy i sklepienia czaszki. Wszystkie inne kości powstają na podłożu chrzęstnym. Kostnienie na podłożu chrzęstnym może rozpoczynać się od powierzchni chrząstki (kostnienie odchrzęstne). Z chwilą wytworzenia się pierwszych warstw kości ochrzęstna zmienia się w okostną i dalej postępujące kostnienie nazywa się odokostnowym.

Kostnienie rozpoczynające się w głębi chrząstki nazywamy śródchrzęstnym. W ten sposób rozwijają się jądra kostnienia nasad kości długich i kości krótkie. Przetrwała po skostnieniu nasady i granicząca z trzonem warstwa chrząstki nosi nazwę chrząstki nasadowej. Chrząstka nasadowa znika po zakończeniu wzrostu kości. Chrząstka nasadowa jest miejscem wzrostu kości na długość. Komórki chrzęstne leżące w sąsiedztwie nasady rozmnażają się i przesuwając się w kierunku trzonu, ulegają licznym zmianom, których wynikiem jest powstanie nowej kości. Zniszczenie chrząstki nasadowej zatrzymuje wzrost trzonu kości długiej.

Rolę chrząstki wzrostowej nasad pełni chrząstka stawowa. Jej zniszczenie w okresie wzrostu organizmu powoduje zatrzymanie lub upośledzenie wzrostu nasady. Okostna umożliwia wzrost kości na grubość.

Kości mają również zdolność regeneracji. Złamana kość, jeśli jest odpowiednio unieruchomiona, zrasta się. Zrost odłamów przebiega w kilku fazach (ryc. 14).

Ryc. 14. Fazy zrastania się złamanej kości: a – wylana do szczeliny złamania krew; b - rozwój ziarniny; c - powstanie tkanki kostnawej; d - blizna kostna.

Ryc. 15. Modelowanie kształtu kości po zrośnięciu się odłamów w nieprawidłowym ustawieniu.

Podczas złamania dochodzi do wylewu krwi w sąsiedztwie odłamów. Krew ta krzepnie. Do skrzepu wrastają z otoczenia i jamy szpikowej drobne naczynia i dochodzi do rozplemu komórek. W przestrzeniach międzykomórkowych wytrącają się sole mineralne. W ten sposób powstaje kostnina pierwotna.

W następnej fazie komórki kościogubne (osteoklasty) usuwają zwapniałą tkankę kostniny, a jednocześnie komórki kościotwórcze odbudowują kość. Pozostałością po złamaniu jest blizna kostna (callus).

Kości mają zdolność dostosowywania swego kształtu do działających na nie sił. Właściwość ta jest szczególnie wyraźna u dzieci. Złamanie, w którym odłamy ustawiają się pod kątem, może wygoić się bez zniekształcenia (ryc. 15).

OSTEOLOGIA SZCZEGÓŁOWA

W rozdziale omówimy kolejno: 1) kości kręgosłupa i klatki piersiowej, 2) kości kończyny górnej, 3) kości kończyny dolnej oraz 4) kości czaszki.

KRĘGOSŁUP

Kręgosłup (columna vertebralis) składa się z kości, zwanych kręgami (vertebrae). Kręgi łącząc się ze sobą tworzą elastyczny słup będący osią tułowia. Górny koniec kręgosłupa podpiera czaszkę, dolny łączy się z kośćmi miednicy. Wewnątrz kręgosłupa leży rdzeń kręgowy.

Kręgosłup składa się z 33-34 kręgów i dzieli się na pięć odcinków (tab. 1).

Typowy kręg składa się z trzonu, łuku oraz siedmiu wyrostków. Masywnie zbudowany trzon kręgu zwrócony jest ku przodowi. Do jego tylnej powierzchni przylega luk, który zamyka od tyłu otwór kręgowy, będący odcinkiem kanału kręgowego. Z łukiem łączą się dwie pary wyrostków stawowych służących do połączenia z sąsiednimi kręgami i stąd znajdują się na nich powierzchnie stawowe. Symetrycznie położone wyrostki poprzeczne służą między innymi jako miejsce przyczepu mięśni. Wyrostek kolczysty przymocowuje się na tylnej części łuku i tworzy mocną dźwignię dla mięśni. Kształt kręgów zmienia się w zależności od odcinka kręgosłupa, z którego pochodzą.

Tabela 1. Liczba kręgów w poszczególnych odcinkach kręgosłupa

Odcinki kręgosłupa

Odcinek

Liczba kręgów

Szyjny

7

Piersiowy

12

Lędźwiowy

5

Krzyżowy

5

Guziczny

4-5

Ryc. 16. Kręgosłup człowieka.

Kręgi szyjne mają mały i spłaszczony w kierunku strzałkowym trzon. Wyrostki stawowe są niskie, ich powierzchnie stawowe ustawione skośnie w stosunku do płaszczyzny poziomej. Wyrostki poprzeczne, rozdwojone na końcach, przebite są pionowo otworem wyrostka poprzecznego, przez który przechodzi tętnica kręgowa. Otwór kręgowy ma kształt trójkątny.

Ryc. 17. Kręg szyjny.

Pierwszy kręg szyjny nosi nazwę kręgu szczytowego (atlas). Nie ma on trzonu, lecz składa się z dwóch łuków: przedniego i tylnego. Miejsca ich połączenia są zgrubiałe i noszą nazwę części bocznych. Na tylnej powierzchni luku przedniego leży dołek zębowy służący do połączenia z zębem kręgu obrotowego. Na częściach bocznych leżą dołki stawowe górne do połączenia z kłykciami kości potylicznej i dolne, przylegające do odpowiednich powierzchni stawowych kręgu obrotowego.

Kręg obrotowy (axis) jest drugim kręgiem szyjnym. Wydłużony ku górze trzon tworzy ząb kręgu obrotowego. Przednia powierzchnia stawowa zęba przylega do dołka zębowego kręgu szczytowego, powierzchnia tylna – do więzadła poprzecznego.

Ostatni siódmy kręg szyjny ma długi wyrostek kolczysty i stąd został nazwany kręgiem wystającym (vertebra prominens).

Kręgi piersiowe są większe od kręgów szyjnych. Trzony kręgowe są płaskie, ich wymiar strzałkowy jest większy od poprzecznego. Wyrostki stawowe są długie, ich powierzchnie stawowe ustawione w płaszczyźnie zbliżonej do czołowej. Długie i pochylone ku dołowi wyrostki kolczyste zachodzą na siebie dachówkowato.

Na zgrubiałym końcu długich wyrostków poprzecznych leży dołek żebrowy wyrostka poprzecznego, służący do połączenia się z guzkiem żebra. Na bocznych powierzchniach trzonów w sąsiedztwie krawędzi znajdują się dołki żebrowe. Dołki dwóch sąsiadujących kręgów tworzą powierzchnie stawowe, służące do połączenia z głowami żeber.

Ryc. 18. Kręg piersiowy: a – widziany od góry; b – od strony prawej.

Kręgi lędźwiowe, największe, mają trzony nerkowatego kształtu. Ich wymiar poprzeczny jest większy od strzałkowego. Duże wyrostki stawowe ustawione są strzałkowo. Wyrostki poprzeczne cienkie i długie są właściwie szczątkowymi żebrami, stąd też noszą one nazwę wyrostków żebrowych. Wyrostki kolczyste kręgów lędźwiowych są wysokie, silnie rozwinięte i ustawione poziomo w płaszczyźnie strzałkowej.

Kość krzyżowa (os sacrum) powstała ze zrośnięcia się ze sobą pięciu kręgów krzyżowych. Ma kształt zwężającego się ku dołowi graniastosłupa. Wyróżniamy w niej podstawę zwróconą ku górze oraz wierzchołek, zwrócony ku tyłowi i dołowi. Od przodu znajduje się gładka powierzchnia miedniczna. Grzbietowa powierzchnia kości krzyżowej jest nierówna. Na powierzchni miednicznej widoczne są cztery pary otworów krzyżowych miednicznych, które łączą się z kanałem krzyżowym. Na nierównej powierzchni grzbietowej znajdują się grzebienie, powstające ze zrośnięcia się odpowiednich wyrostków kręgowych. Grzebień pośrodkowy powstał ze zrośniętych wyrostków kolczystych. Wyrostki stawowe utworzyły grzebienie krzyżowe pośrednie, a wyrostki poprzeczne – grzebienie boczne. Między grzebieniami pośrednim i bocznym leżą otwory krzyżowe grzbietowe. Wzdłuż kości krzyżowej biegnie kanał krzyżowy – przedłużenie kanału kręgowego. Kanał kończy się rozworem krzyżowym. Na masywnie zbudowanych częściach bocznych kości krzyżowej leżą powierzchnie uchowate, łączące się z podobnymi powierzchniami kości miednicznej.

Ryc. 19. Kręg lędźwiowy.

Kość guziczna (os coccygis) ma u człowieka charakter szczątkowy. W jej skład wchodzi 4 lub 5 kręgów, mających postać trójkątnych lub okrągłych kostek. Podstawa kości guzicznej łączy się z kością krzyżową.

SZKIELET KLATKI PIERSIOWEJ

Szkielet klatki piersiowej składa się z 12 kręgów piersiowych, 12 par żeber i mostka.

Żebra (costae) mają postać wygiętych półksiężycowato blaszek kostnych. Każde z nich ma koniec przedni, czyli mostkowy, trzon i koniec tylny – kręgosłupowy. Koniec przedni kości żebrowej łączy się z chrzęstnym przedłużeniem żebra, zwanym chrząstką żebrową. Zgrubiały koniec tylny żebra nosi nazwę głowy żebra.

Ryc. 20. Połączenie żeber z kręgiem i mostkiem.

Ryc. 21. Szkielet klatki piersiowej.

Nieco bocznie od niej leży guzek żebra. Głowa żebra łączy się z dołkami żebrowymi leżącymi na krawędziach trzonów kręgowych. Guzek żebra jest miejscem połączenia stawowego z dołkiem żebrowym wyrostka poprzecznego.

Trzon żebra ma wypukłą powierzchnię zewnętrzną i wklęsłą wewnętrzną. Przy dolnym, ostrym brzegu żebra znajduje się płytka bruzda żebra, w której biegną naczynia i nerwy międzyżebrowe.

W zależności od sposobu połączenia żeber z mostkiem dzielą się one na: 1) żebra prawdziwe (I—VII), dochodzące bezpośrednio do mostka i łączące się z nim chrząstką żebrową; 2) żebra rzekome (VIII-X), łączące się z mostkiem pośrednio poprzez chrząstkę żebra położonego wyżej; 3) żebra wolne (XI i XII), nie mające połączenia z mostkiem, leżące swobodnie w ścianie brzucha.

Mostek (stemum) należy do nieparzystych kości ustroju. Ma on kształt płaskiej kości ograniczającej od przodu klatkę piersiową. Rozróżniamy rozszerzoną część górną – rękojeść mostka, wydłużoną część środkową – trzon mostka i małą zwężającą się część dolną, zwaną wyrostkiem mieczykowatym. Rękojeść łączy się z trzonem pod kątem rozwartym od tyłu, nazwanym kątem mostka.

Na górnej krawędzi rękojeści znajduje się wcięcie szyjne. Po obu jego stronach leżą wcięcia obojczykowe łączące się z obojczykami. Na bocznych krawędziach rękojeści mostka leżą wcięcia żebrowe żeber I i II. Na krawędziach trzonu mostka znajdują się wcięcia dla żeber od III do VI. Wcięcie dla żebra VII znajduje się na granicy między trzonem a wyrostkiem mieczykowatym.

Klatka piersiowa (thorax) jako całość ma kształt ściętego stożka, spłaszczonego od przodu ku tyłowi. Rozróżnia się otwór górny klatki piersiowej oraz znacznie większy otwór dolny. Otwór górny ograniczają trzon I kręgu piersiowego, pierwsze żebra i górny brzeg rękojeści mostka. Płaszczyzna otworu jest pochylona do przodu. Dolny otwór klatki piersiowej ograniczają trzon XII kręgu piersiowego, XII żebra, końce żeber XI, chrząstki żeber rzekomych i wyrostek mieczykowaty mostka. Płaszczyzna otworu dolnego klatki piersiowej pochylona jest ku tyłowi. Ścianę klatki piersiowej tworzą żebra, mostek i odcinek piersiowy kręgosłupa.