Строение кожи. Кожа как орган дыхания

Кожа защищает организм от вредных воздействий различных внешних раздражителей.

Плотный роговой слой эпидермиса, прочная соединительная ткань сосочкового слоя, рыхлая, эластическая соединительная ткань сетчатого слоя и подкожная жировая клетчатка оказывают значительное сопротивление давлению и механическим повреждениям кожи.

Роговой слой значительно ослабляет давление, трение и удар. На участках тела, которые многократно механически раздражаются, роговой слой становится толще и появляются мозоли. В защите внутренних органов от давления и ушибов большое участие принимает также благодаря своей подвижности и эластичности подкожная клетчатка. Она особенно развита на тех участках тела, которые часто подвергаются давлению и ушибам (пяточная область, подушечки пальцев и др.)

В механической защите организма особенно велика роль коллагеновых волокон кожи, которые сопротивляются разрыву в 43 раза больше, чем эластические. В коже взрослого человека содержится около 3 дм3 воды, которая уменьшает сопротивление кожи деформации. Поэтому при набухании кожи уменьшаются ее сопротивление давлению и прочность на разрыв.

Механическое раздражение кожи вызывает изменение просвета кровеносных сосудов кожи - их расширение (красный дермографизм) или сужение (белый дермографизм).

В защите кожи от электромагнитных волн существенная роль принадлежит пигменту кожи меланину, который образуется при окислении аминокислоты тирозина с участием фермента тирозиназы. Синтез меланина активируется ультрафиолетовыми и рентгеновыми лучами. Этот пигмент сильно поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому пигментация кожи защищает от вредного действия на организм солнечных лучей. Ультрафиолетовые лучи поглощаются также в роговом слое. Ультрафиолетовые лучи вызывают сначала покраснение кожи - расширение капилляров, а затем ее пигментацию.

Пигмент неравномерно распределен, преимущественно в ростковом слое эпидермиса, в зависимости от физиологического состояния организма и органа. Например, при беременности резко увеличивается пигментация кожи грудных сосков. Пигментация кожи происходит в участках, на которые действуют ультрафиолетовые лучи или высокая температура, если не разрушается нижний слой эпидермиса. Избыток витамина С тормозит образование пигмента. Пигментированная кожа поглощает больше ультрафиолетовых лучей, чем непигментированная. Поэтому пигментация кожи не прекращает поглощение всех солнечных лучей, но является показателем хорошего функционирования защитных систем организма против вредных влияний. Пигментация кожи уменьшается вследствие поглощения пигмента фагоцитами.

Кожа обладает значительно большим сопротивлением электрическому току, чем расположенные под ней ткани, наибольшее сопротивление благодаря содержанию воздуха между его клетками оказывает роговой слой.

Радиоактивные изотопы проникают через кожу при нарушении ее целости. Альфа-лучи проникают в кожу человека на глубину нескольких десятков мкм, бета-лучи - нескольких мм, а гамма-или рентгеновские лучи проникают через кожу во все органы и ткани. В зависимости от дозы альфа-, бета-, гамма- или рентгеновские лучи вызывают ионизацию находящейся в коже воды. Ионизация - процесс образования ионов из нейтральных атомов и молекул. Поэтому указанное выше облучение называется ионизирующим. Чем больше лучи поглощаются кожей, тем большую ионизацию они вызывают. Альфа- и бета-лучи поглощаются кожей, поэтому они поражают главным образом кожу, а гамма-лучи проникают через кожу во внутренние органы и при соответствующей дозе вызывают лучевую болезнь. Организм человека очень чувствителен к воздействиям ионизирующей радиации, особенно чувствительны дети и беременные женщины. Чем моложе организм, тем больше его чувствительность.

Химические раздражители проникают через кожу или вызывают ее повреждения. Через кожу проникают газообразные вещества, например кислород, углекислый газ, сероводород, вещества, растворяющие липиды или растворяющиеся в липидах, - йод, спирт, хлороформ, эфир, боевые отравляющие вещества, мази, содержащие фенол, деготь и др. Вода и растворенные в ней соли практически не всасываются. Очень слабо всасываются водные растворы сильных кислот и оснований.

Липиды кожи тормозят ее проницаемость - проникновение газов, воды и растворенных в ней веществ. Поэтому удаление жиров с поверхности кожи увеличивает ее проницаемость. Кожа повреждается кислотами, щелочами, солями и ядами при достаточной их концентрации; значительно больше она сопротивляется действию кислот, чем щелочей. Слабая нейтрализация щелочей свидетельствует о повреждении кожи. Способность кожи нейтрализовать щелочи зависит от интенсивности функций сальных и потовых желез. Чем больше потоотделение, тем меньше на поверхности кожи кислотность. Защита от щелочей зависит также от степени проницаемости рогового слоя. При большей толщине рогового слоя в нем больше аминокислот, нейтрализующих щелочи. Кератин не растворим в спирте и эфире, устойчив к щелочам и кислотам, хорошо защищает организм от многих химических веществ.

На поверхности кожи здорового человека всегда находятся разнообразные микроорганизмы, количество и состав которых зависят от возраста, условий жизни и работы. На коже взрослых в несколько раз больше микробов, чем у детей. Защита кожи от этих биологических раздражителей осуществляется роговым слоем, который непроходим для микробов. Кроме того, при непрерывном слущивании отмерших клеток рогового слоя происходит удаление микробов с его поверхности. У детей этот процесс протекает быстрее, чем у взрослых. Непроницаемость эпидермиса для возбудителей заболеваний и количество микробов на его поверхности находятся в прямой зависимости от его способности к регенерации. Микробы могут проникать только в отверстия волосяных сумок и в выводные протоки сальных и потовых желез, но ток кожного сала и пота вымывает их наружу.

Бактерицидная роль кожи. Кожа обладает также стерилизующими, бактерицидными свойствами - способностью уничтожать микробов. Чистая кожа вызывает гибель гораздо большего числа микробов, чем грязная. Бактерицидность кожи различна на разных ее участках; наибольшая бактерицидность на коже пальцев рук, значительно меньшая - на спине и предплечье.

Бактерицидные свойства кожи зависят от интенсивности обмена веществ, содержания в кожном сале и поте молочной и свободных жирных кислот, содержания в ней лизоцима, а возможно и других антибиотиков. Чем чище кожа, тем больше образуется в ней лизоцима, разрушающего некоторые микробы. Поэтому чистая кожа обладает значительно большей бактерицидностью, чем грязная.

Этот сложный и важный орган играет огромную роль в организме человека. Без здоровой кожи немыслимо хорошее самочувствие и внешний вид. Каковы функции кожи и в чем ее предназначение, читайте далее в статье.

Каковы функции кожи?

Основные функции кожи:

обеспечение защитного барьера между телом и окружающей средой, в том числе защита от механических повреждений, радиации, химических раздражителей, бактерий,

а также иммунная функция кожи,

рецепторная,

терморегулирующая функция кожи,

обменная функция кожи,

резорбционная,

секреторная,

экскреторная функция кожи,

дыхательная.

Защитная функция кожи

Защитная функция кожи включает механическую защиту от внешних воздействий.

Механическая защита кожи от давления, ушибов, разрывов, растяжения и т. п. обусловлена плотностью способного к репарации эпидермиса, эластичностью и механической устойчивостью волокнистых структур соединительной ткани дермы, а также буферными свойствами подкожной жировой клетчатки. Наиболее важная роль в реализации защитной функции кожи принадлежит эпидермису. Прочность его важного компонента – рогового слоя – обеспечивается белками и липидами, а эластичность – белками, липидами и низкомолекулярными продуктами распада кератогиалина, связывающими и задерживающими в роговом слое воду. Напротив, дермо-эпидермальное соединение в коже человека является относительно слабым местом. Этим объясняется легкое повреждение поверхностного коллагена сосочкового слоя дермы при буллезных дерматозах. Преимущественно с дермой связана резистентность кожи к разрыву в ответ на воздействие тупым предметом. При этом эластичность кожи обусловлена распрямлением коллагеновых волокон вдоль оси натяжения, а возвращение к исходному состоянию – эластическими волокнами. Нарушение структуры коллагеновых волокон функции кожи приводит к чрезмерной растяжимости кожи. Способность кожи к компрессии с формированием ямки при вдавливании в кожу небольшого предмета обусловлена оттоком межклеточной склеивающей субстанции между коллагеновыми волокнами дермы.

Защита кожи от радиационных воздействий реализуется в первую очередь роговым слоем, задерживающим инфракрасные лучи полностью, а ультрафиолетовые – частично. В зависимости от длины волны и биологического действия на организм различают: УФ-А (320–400 нм), УФ-В (290– 320 нм) и УФ-С (200–290 нм). УФ-В воздействуют преимущественно на уровне эпидермиса, являются основной причиной солнечных ожогов, преждевременного старения кожи, а в дальнейшем – предрака и рака кожи. УФ-А могут проникать глубоко в дерму, обладают наименьшей эритематогенной способностью, однако могут провоцировать повышенную чувствительность к солнцу, а также играют важную роль в старении кожи.

Защитная функция кожи и ее барьеры

В защитной функции кожи имеются два барьера, препятствующих повреждающему действию УФ радиации:

меланиновый барьер в эпидермисе

протеогликановый барьер, концентрирующийся в роговом слое.

Действие каждого из них направлено на уменьшение ее абсорбции ДНК и другими компонентами клетки. Меланин – крупный полимер, способный поглощать свет в широком диапазоне волн от 200 до 2400 им и тем самым защищающий клетки от вредного воздействия избыточной инсоляции. Меланин синтезируется меланоцитами базального слоя эпидермиса и переносится в смежные с ними кератиноциты в меланосомах. На синтез меланина влияет также меланостимулирующий гормон гипофиза. Защитная функция загара связан с повышением количества функциональных меланоцитов, увеличением количества синтезированных меланосом и скорости передачи меланосом кератиноцитам, а также с переходом продукта метаболизма гистидина в эпидермисе – уроканиновой кислоты из транс-изомера в цис-изомер. Хроническое воздействие солнечных лучей со временем приводит к утолщению эпидермиса, развитию солнечного эластоза и кератоза, предрака или рака кожи.

Нормальный роговой слой кожи обеспечивает защиту от химических раздражителей в основном за счет кератина. Только химические вещества, разрушающие роговой слой, а также растворимые в липидах эпидермиса, получают доступ в более глубокие слои кожи и затем по лимфатическим и кровеносным сосудам могут распространяться по организму.

Кожа человека служит естественной и постоянной средой обитания для многочисленных микроорганизмов: бактерий (Staphylococcus epidermidis diphteroidus, Propionbacterium acnes, Pityrosporum и др.), грибов и вирусов, поскольку ее поверхность содержит много жировых и белковых ингредиентов, создающих благоприятные условия для их жизнедеятельности. В то же время она непроницаема для разнообразных бактерий и патогенных микроорганизмов, особенно редко попадающих на ее поверхность.

Бактерицидная функция кожи

Бактерицидная функция кожи, придающая ей способность противостоять микробной инвазии, обусловлено кислой реакцией кератина, своеобразным химическим составом кожного сала и пота, наличием на ее поверхности защитной воднолипидной мантии с высокой концентрацией водородных ионов (рН 3,5–6,7). Входящие в ее состав низкомолекулярные жирные кислоты, в первую очередь гликофосфолипиды и свободные жирные кислоты, обладают бактериостатическим эффектом, селективным для патогенных микроорганизмов. Механическое препятствие инвазии патогенных микроорганизмов в кожу, помимо целостности рогового слоя, обеспечивается их удалением с чешуйками, секретом сальных и потовых желез. На 1 см2 кожи здорового человека находятся от 115 тыс. до 32 млн различных микроорганизмов, большая часть из которых относится к постоянной бактериальной флоре, играющей важную роль в антимикробной защите кожных покровов и слизистых оболочек от патогенных микроорганизмов. Способность кожи противостоять микробной инвазии снижается при травматизации кожи. При этом одни и те же микроорганизмы при различной природе травмы могут вызывать разные патологические процессы. Так, стрептококки группы А вызывают рожистое воспаление после механической травматизации эпидермиса или нарушения его целостности за счет интертригинозной формы микоза стоп, тогда как на месте расчесов при атоническом дерматите обычно возникает стрептококковое импетиго.

Бактерицидные функции кожи кожи также снижаются под влиянием загрязнений кожи, при переохлаждении, переутомлении организма, недостаточности половых желез; они также снижены у больных кожными заболеваниями и у детей. В частности, у детей грудного возраста это обусловлено нежностью и рыхлостью рогового слоя эпидермиса, морфологической неполноценностью эластических и коллагеновых волокон, вследствие чего детская кожа легко подвергается механическим, радиационным, термическим и химическим раздражениям. Выживанию патогенной микробной флоры на поверхности кожи при этом также способствует слабощелочная или нейтральная среда водно-липидной мантии с недостаточным количеством низкомолекулярных свободных жирных кислот. Проникновение микробов через верхние слои эпидермиса сопровождается миграцией лейкоцитов из сосудов и проникновением их в дерму и эпидермис с формированием защитной воспалительной реакции.

Секреторная функция кожи

Секреторная функция осуществляется сальными и потовыми железами Кожное сало – сложное по составу жировое вещество полужидкой консистенции, в состав которого входят свободные низшие и высшие жирные кислоты, связанные жирные кислоты в виде эфиров холестерина и других стеаринов и высокомолекулярных алифатических алкоголей и глицерина, небольшие количества углеводородов, свободного холестерина, следы азотистых и фосфорных соединений. Стерилизующие функции кожного сала обусловлены значительным содержанием в нем свободных жирных кислот. Функция сальных желез регулируется нервной системой, а также гормонами эндокринных желез (половых, гипофиза и коры надпочечников). На поверхности кожи кожное сало, смешиваясь с потом, образует тонкую пленку водно-жировой эмульсии, играющей важную роль в поддержании нормального физиологического состояния кожи.

Экскреторная функция кожи

Экскреторная функция сочетается с секреторной функцией кожи и осуществляется секрецией потовых и сальных желез. Количество выделяемых ими органических и неорганических веществ, продуктов минерального обмена, углеводов, витаминов, гормонов, ферментов, микроэлементов и воды зависит от пола, возраста, топографических особенностей кожи. При недостаточности функции печени или почек выделение через кожу таких веществ, которые обычно удаляются с мочой (ацетон, желчные пигменты и др.), увеличивается.

Дыхательная функция кожи

Дыхательная функция кожи заключается в поглощении кислорода из воздуха и выделении углекислого газа. Кожное дыхание усиливается при повышении температуры окружающей среды, во время физической работы, при пищеварении, развитии островоспалительных процессов в коже и др.; оно тесно связано с окислительно-восстановительными процессами и контролируется ферментами, деятельностью потовых желез, богатых кровеносными сосудами и нервными волокнами.

Недостаточность функций кожи

Недостаточность функций кожи – состояние, связанное с тяжелой потерей или нарушением функции кожи (по аналогии с недостаточностью других систем – сердечно-сосудистой, дыхательной, почечной, печеночной и т. д.). Недостаточность кожи заключается в потере нормального контроля за терморегуляцией, водно-электролитным и белковым балансом организма, потере механического, химического и микробного барьера. Недостаточность функций кожи требует специального лечения как неотложное состояние и, помимо термических ожогов, может возникать при синдромах Лайелла и Стивенса–Джонсона, пустулезном псориазе, эритродермии, вульгарной пузырчатке, реакции трансплантат против хозяина, буллезном эпидермолизе.

Вспомогательный аппарат–железы: потовые, сальные, молочные

Кожа богата железами. По характеру выделяемого им секрета они делятся потовые, сальные и молочные. Количество потовых желез около 2-2,5 млн, они представляют собой простые трубчатые железы. Они залегают в самом глубоком слое собственно кожи, их концевые отделы закручиваются, образуя клубочки. Длинный выводной проток проходит между сосочками или через них и пронизывает эпидермис. Различают два типа потовых желез: апокриновые (развиваются лишь в период полового созревания) и мерокриновые. Секрет потовых желез – пот – на 98% состоит из воды и 2% органических и неорганических веществ (минеральные соли, мочевина, мочевая кислота). Сальные железы - простые альвеолярные, располагаются на границе между сосочковым и сетчатым слоями дермы. Железа состоит из альвеолярного концевого отдела диаметром 0,2-2,0 мм и короткого выводного протока, который открывается в волосяной мешочек. Концевые отделы образованы малодифференцированными делящимися клетками в состоянии жирового перерождения. Малодифференцированные клетки, располагающиеся на базальной мембране, делятся и, постепенно обогащаясь каплями жира, передвигаются в сторону выводного протока. Клетки, насыщенные жиром, гибнут, образуя кожное сало, которое, будучи бактерицидным, не только смазывает волосы и эпидермис, но и предохраняет его от микробов.Молочная (грудная) железа (татта) расположена на передней поверхности большой грудной мышцы. В центре железы находится пигментированный сосок (на его поверхности открываются 10-15 млечных пор), окруженный пигментированным околососковым кружком. В коже соска и околососкового кружка множество миоцитов, при сокращении которых сосок напрягается. Молочная железа является измененной потовой железой. У взрослой женщины она состоит из 15-20 долей, между которыми располагается жировая и рыхлая волокнистая соединительная ткань. Каждая доля – это сложная альвеолярная железа, выводной поток которой направляется радикально к соску. Не доходя до соска, проток, расширяясь, образует млечный синус.

У человека дыхание через кожу незначительно. В покое за сутки человек поглощает через кожу 3-6,5 г кислорода, выделяет 7,0-28,0 г углекислого газа. Кожное дыхание увеличивается при повышении температуры воздуха, увеличении содержания кислорода в воздухе, во время мышечной работы и пищеварении. При температуре воздуха 40 С поглощение кислорода через кожу в 2,5-3 раза больше, чем при нормальной. Во время мышечной работы при температуре воздуха 18-20 С поглощение кислорода через кожу в 1,5-2 раза больше, чем в покое. Чем больше потоотделение и чем быстрее циркулирует кровь через кожу, тем интенсивнее кожный газообмен. Утолщение эпидермиса уменьшает газообмен. Дыхание через кожу в разных участках в разных участках кожи различно: на туловище и на голове оно интенсивнее, чем на руках и ногах. Кожа защищает организм от вредных воздействий различных внешних раздражителей. Роговой слой значительно ослабляет давление, трение и удар. На участках тела, которые многократно раздражаются, роговой слой становится толще, появляются мозоли. В защите внутренних органов от давления и ушибов большое участие принимает благодаря своей подвижности и эластичности подкожная клетчатка.В механической защите организма особенно велика роль коллагеновых волокон кожи, которые сопротивляются разрыву в 43 раза больше, чем эластичные. В защите кожи от электромагнитных волн существенная роль принадлежит пигменту кожи меланину. Синтез меланина активизируется ультрафиолетовыми и рентгеновыми лучами. Этот пигмент сильно поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому пигментация кожи защищает от вредного действия на организм солнечных лучей. Кожа обладает значительно большим сопротивлением электрическому току, чем расположенные под ней ткани, наибольшее сопротивление благодаря содержанию воздуха между его клетками оказывает роговой слой. Кожа повреждается кислотами, щелочами, солями и ядами при достаточной их концентрации; значительно больше она сопротивляется действию кислот, чем щелочей. Способность кожи нейтрализовать щелочи зависит от интенсивности функций сальных и потовых желез. Защита от щелочей зависит также от степени проницаемости рогового слоя. Белок-кератин, находящийся в роговом слое, не растворимый в спирте и эфире, устойчив к щелочам и кислотам, хорошо защищает организм от многих химических веществ. Кожа обладает также стерилизующими, бактерицидными свойствами – способность уничтожать микробов. Бактерицидные свойства кожи зависят от интенсивности обмена веществ, содержания в кожном сале о и поте молочной и свободных жирных кислот.

Этология животных - одно из направлений в изучении поведения животных, занимающееся главным образом анализом генетически обусловленных (наследственных, инстинктивных) компонентов поведения и проблемами его эволюции. Термин введён в биологию в 1859 французским зоологом И. Жоффруа Сент-Илером и указывает на то, что Э. имеет дело с видоспецифическими особенностями поведения животного.

Развитие Э. Изучение целостного поведения животных в естественных условиях имеет длительную историю. В трудах естествоиспытателей 18-19 вв. был собран огромный описательный (немецкий учёный Г. Реймарус, французские учёные Ж. Л. Бюффон и Ж. А. Фабр) и отчасти экспериментальный (французский зоолог Ф. Кювье) материал, позволивший выделить и четко определить категорию инстинктивного поведения (См. Инстинктивное поведение). Непосредственное влияние на развитие Э. оказали труды Ч. Дарвина. Собранные им многочисленные факты о поведении животного в естественных условиях позволяли различить основные категории поведения - Инстинкт, способность к обучению и элементарную способность к рассуждению. Дарвин указывал также, что признаки поведения животного, как и признаки его строения, характеризуются наследственностью и изменчивостью. На примере инстинктов Дарвин показал возможные пути формирования признаков поведения в процессе естественного отбора. Непосредственное влияние на формирование этологических представлений оказали исследования английского учёного Д. Сполдинга, американского - Ч. О. Уитмена и немецкого - О. Хейнрота, в которых было экспериментально показано, что некоторые формы поведения имеют врождённую основу, постоянство выражения и видоспецифичность. Как самостоятельное научное направление, отличное от физиологических и психологических школ исследования поведения (Зоопсихология, Бихевиоризм и пр.), Э. оформилась в 30-х гг. 20 в. Её признанные основоположники - австрийский зоолог К. Лоренц и нидерландский зоолог Н. Тинберген. В теоретических работах Лоренца (1931-37) были обобщены основные взгляды предшественников - американских учёных Ч. Уитмена и У. Крега, немецких - Я. Икскюля и О. Хейнрота и ряда учёных других направлений (французского учёного Ж. Лёба, американских учёных Г. Дженнингса, У. Мак-Дугалла и др.). В работах Лоренца, Тинбергена и их последователей (нидерландского учёного Г. Берендса, немецких учёных В. Виклера и П. Лейхаузена и многих др.) были заложены основы теории инстинктивного поведения.Период расцвета и признания идей классической Э. продолжался (в основном в Европе) с середины 30-х гг. до конца 50-х гг. 20 в. В США этологические концепции вызвали первоначально довольно резкое противодействие со стороны зоопсихологов и бихевиористов. Дальнейшая эволюция этологических взглядов происходила, с одной стороны, под влиянием критики физиологов и психологов, с другой стороны, за счёт активного восприятия новым поколением этологов передовых идей экологии, нейрофизиологии и ряда других наук. В результате в 60-70-х гг. наблюдается тенденция к трансформации первоначальных концепций школы Лоренца - Тинбергена и к их синтезу с положениями других поведенческих и биологических дисциплин. Э. постепенно теряет характер изолированной дисциплины и становится частью формирующейся синтетической науки о поведении. Э. возникла в основном на базе полевой зоологии (главным образом орнитологии) и эволюционного учения и обладает тесными и постоянно крепнущими контактами с физиологией, экологией, популяционной генетикой и генетикой поведения. Усиливаются связи Э. с экспериментальной психологией.Традиционным для Э. объектом исследования является поведение животного в его естественном окружении. Полное описание видоспецифического поведения животных (с использованием объективных методов регистрации - киносъёмки, магнитофонных записей, хронометража) кладется в основу составления списка (этограммы) характерных для вида поведенческих актов. Этограммы животных разных видов подвергаются сравнительному анализу, который лежит в основе изучения эволюционных аспектов их поведения. Для этой цели этологи используют всё многообразие видов от беспозвоночных до человекообразных обезьян. Некоторые этологи начали применять эти методы к изучению поведения человека.При изучении поведения животных в процессе индивидуального развития организма этологи пользуются и лабораторными методами. Один из них - воспитание животного в изоляции от действия тех или других факторов внешней среды. Этот метод явился необходимым этапом в изучении онтогенеза поведения.В России начиная с конца прошлого века проводились разнообразные исследования поведения животных, часть из которых по своим идеям и методам была близка к Э. (В. А. Вагнер, А. Н. Промптов).Несмотря на это, взгляды традиционной этологической школы не получили в СССР своевременного признания и развития. Это положение меняется в 60-х гг. 20 в., чему немало способствовал перевод книг зарубежных этологов. В СССР в нескольких научных центрах развиваются исследования этологического плана на основе синтеза эколого-физиологических и физиолого-генетических методов. В институте эволюционной и экологической морфологии животных им. А. Н. Северцова проводятся разнообразные исследования поведения млекопитающих и птиц в плане выяснения особенностей онтогенеза, структуры сообщественных механизмов общения, главным образом акустического и химического (В. Е. Соколов и др.). В Московском университете наряду с исследованиями структуры сообществ и акустической сигнализации (Н. П. Наумов и др.) проводятся исследования элементарной рассудочной деятельности животных (Л. В. Крушинский). Центрами изучения генетики поведения животных являются Ленинградский университет и институт физиологии им. И. П. Павлова (работы начаты М. Е. Лобашовым и др.), институт цитологии и генетики СО АН СССР (Д. К. Беляев и др.). Исследования поведения животных проводятся в ряде других учреждений, в том числе в заповедниках.

Основные положения традиционной Э. Основой для развивавшейся этологами концепции послужили данные об особенностях формирования в онтогенезе ряда актов поведения. Некоторые из них представляют собой фиксированную стереотипную последовательность действий, причём обычно они характерны для всех особей данного вида и шаблонно выполняются в определённый период онтогенеза без специального обучения. Такие акты поведения были названы Лоренцем врождёнными инстинктивными движениями, или наследственно координированными актами. Многие инстинктивные движения проявляются только в ответ на определённые раздражители, названные ключевыми (или релизерами); эти раздражители опознаются животными уже при первом предъявлении без всякого индивидуального опыта. Например, красное пятно на брюшке самца колюшки вызывает агрессивную реакцию других самцов того же вида. Механизм, обеспечивающий выполнение двигательной реакции при действии соответствующего ключевого раздражителя, был назван «врождённым реализующим механизмом». Особую группу составляют раздражители, для опознавания которых требуется специфический тип обучения - Запечатление. В данном случае раздражитель будет эффективен для взрослого животного только при условии, что он предъявлялся этому животному в определённый «чувствительный» период раннего постнатального (после рождения) онтогенеза. Впоследствии было показано, что такие «чувствительные» периоды характерны для некоторых видов обучения, например при формировании песни у птиц. Исследование ключевых раздражителей и запечатления сыграло важную роль в познании механизмов общения животных (См. Общение животных). Было показано, что в значит. степени оно обеспечивается за счёт ключевых раздражителей - некоторых особенностей внешнего облика и окраски, характерных ритуальных телодвижений (см. Ритуал) и видоспецифических звуковых сигналов, которые без всякого предварительного обучения вызывают соответствующие реакции со стороны других особей. Эти представления получили отражение и в предложенной Лоренцем, а затем детализированной Тинбергеном гипотезе о внутренних механизмах инстинктивного поведенческого акта, согласно которой под действием ряда внешних и внутренних факторов (гормоны, температура и т. п.) в соответствующих нервных центрах происходит накопление «энергии действия», специфической для определённого побуждения (голод, жажда и т. п.). Её возрастание выше некоторого уровня приводит к проявлению поисковой фазы поведенческого акта, которая характеризуется широкой изменчивостью исполнения как у данной особи, так и у разных представителей одного вида. Она состоит в активном поиске раздражителей, при действии которых может быть удовлетворено возникшее у животного побуждение. Когда соответствующие раздражители найдены, происходит включение врождённого реализующего механизма и осуществляется завершающий акт. При усиленном накоплении «энергии действия» завершающий акт может осуществиться «спонтанно», т. е. без ключевых раздражителей (реакция «вхолостую»). Эта вторая фаза характеризуется видоспецифичностью, стабильностью исполнения и высокой степенью генетической обусловленности. Именно к ней относятся т. н. врождённые инстинктивные действия, или наследственной координации. В целом эта гипотеза Лоренца - Тинбергена в значительной степени устарела, однако ее разработка и проверка послужили основой для контакта Э. с физиологией.Выделение категории врождённых инстинктивных действий позволило применить к исследованию поведения животных сравнительный метод и перейти к изучению эволюционных аспектов их поведения. Данные о наличии или отсутствии общих признаков у представителей разных систематических групп позволили оценить степень их филогенетического родства и уточнить систематическое положение отдельных видов. Например, ни один морфологический признак не характеризует так четко представителей отряда голубеобразных, как сосущие движения, совершаемые ими при питье. Кроме того, сравнительные исследования дали возможность составить представление об эволюции различных типов поведения, о приспособительном значении отдельных актов поведения и о тех факторах, под влиянием которых они сформировались в процессе эволюции. Большой вклад в изучение эволюционных аспектов поведения животных внесли этологи школы Тинбергена. Их исследования позволили описать закономерности действия естественного отбора на поведенческие признаки Сопоставление инстинктивных действий у представителей близкородственных видов, а также изучение внутривидовой изменчивости поведения явились основой для изучения его роли в микроэволюционных процессах. Лоренцем одним из первых проведено сопоставление поведения различных представителей семейства утиных. Длительные исследования роли поведения в дифференциации популяции показали, что оно оказывает влияние на её групповой состав и тем самым - на судьбу возникающих в ней генотипических изменений. Это свидетельствует о том, что поведение является одним из существенных факторов микроэволюционных процессов. Выделение категории инстинктивных действий как элементарных единиц поведения открыло возможность для рассмотрения вопроса о генотипических основах поведения, о сочетании и соотношении влияний среды и Генотипа в онтогенезе отдельных поведенческих признаков. Понятие «врождённый» использовалось в Э. для обозначения актов поведения, развитие которых полностью определено генотипически и не требует для своего формирования специального обучения или тренировки, в отличие от признаков, «приобретаемых» в процессе развития под влиянием определённых факторов внешней среды. Целостный поведенческий акт этологи рассматривали как сложнейшее переплетение врождённых и приобретённых компонентов.Современное состояние и проблемы Э. Основными направлениями, в которых традиционные этологические взгляды сохраняют первостепенное значение, являются сравнительная Э., а также область изучения способов организации сообществ и коммуникации животных (т. н. социоэтология). При исследовании организации сообществ животных внимание многих учёных привлекают вопросы динамики численности животных,факторы, контролирующие формирование, структуру и численность группировок особей у разных видов, эволюции способов организации сообществ, их эволюционной преемственности и взаимосвязи. Одно из направлений современной Э. - изучение поведения человека (Тинберген, немецкий учёный И. Эйбль-Эйбесфельдт, английский - Дж. Крук и др.); эти исследования являются непосредственным продолжением и развитием идей Дарвина, который в своём труде «Выражение эмоций у человека и животных» заложил фундамент изучения биологических основ поведения человека. При этом основной задачей этологи считают объективную регистрацию и точное описание некоторых инстинктивных действий и реакций человека на биологически значимые раздражители с использованием методов и подходов, успешно апробированных в Э. при изучении поведения животных. Эти исследования представляют собой важный этап в развитии эволюционных представлений, т. к. они способствуют разрушению идеалистических представлений о барьере, отделяющем человека как биологический вид от животных. Развитие этологических исследований имеет большое значение для многих сторон деятельности человека. Так, например, в связи с усилением антропогенных воздействий на среду необходимо углублённое изучение поведения животных в естественной обстановке для успешного решения задач по охране, реконструкции и рациональному использованию фауны. Знание поведения животных имеет большое значение и для ряда областей сельского хозяйства. Как показали работы советского учёного Д. К. Беляева и его сотрудников, селекция пушных зверей по признакам поведения может оказывать глубокое влияние и на ряд хозяйственно-важных признаков. Изучение специфики группового поведения с.-х. животных приобретает особое значение в связи с внедрением в животноводство индустриальных методов их содержания и разведения.

Роль кожи в дыхательных процессах человеческого организма сложно переоценить. Лишь за сутки она выводит из него от 700 до 800 г водяного пара (в два раза больше легких). С потом кожа выводит из организма немалую часть отходов его жизнедеятельности, существенно помогая работе почек. При этом она также является барьером между «внутренним миром» человека и агрессивной внешней средой, который защищает организм от болезнетворных микроорганизмов и вирусов, регулирует температуру тела в любых климатических и дарит человеку такое важное чувство как осязание.

На поверхности кожи находится особая кислая среда, в которой погибают бактерии и инфекции.

Функцию дыхания кожа осуществляет через крошечные поры, с помощью которых ей удается поглощать кислород и выделять углекислый газ, чем она существенно помогает легким. Кроме того, кожный покров является единственным органом человеческого тела, соприкасающимся с воздухом. Если человека поместить в емкость с ядовитой средой, оставив голову на ее поверхности, поры кожи закупорятся ядами, и человек в любом случае умрет, несмотря на возможность дышать носом. Поэтому важно содержать кожу в чистоте, ежедневно очищая тело от пота, кожного жира и грязи, пленка из которых мешает ей нормально дышать.

Как помочь коже дышать

Кожа с нарушенной функцией дыхания всегда имеет нездоровый, бледный, дряблый вид и серый землистый цвет. Она утрачивает свою природную эластичность, пронизывается красными прожилками и быстро стареет. Чтобы избежать этого, следует регулярно принимать воздушные ванны в максимально обнаженном виде, принимать контрастный душ по утрам и периодически проходить курс массажа, восстанавливающего нормальное кровообращение и лимфоток.

В первую очередь, для оживления кожи нужно очистить поры, открыть их, а также восстановить нормальную работу капилляров.

Организм считается здоровым, если между внутренним и внешним дыханием соблюден правильный баланс. Легкие поставляют кислород всем органам и тканям организма, насыщая им каждую клеточку тела и донося его по капиллярам до поверхности кожи. В свою очередь, кожа впитывает кислород всеми порами, в результате чего он встречается с кислородом, вырабатываемым легкими и сливается в единый процесс дыхания. Это позволяет человеку избежать застоя энергии и вести здоровую, активную и полноценную жизнь, тогда как в противном случае организм постепенно превращается в стоячее болото с гнилостными процессами.

Навигация по статье

Кожа - это один из органов человека, выполняющих защитную роль и ряд биологических функций. Кожей покрыто все тело человека, и в зависимости от роста и веса, ее площадь составляет от 1,5 до 2 м 2 , а вес от 4 до 6 % от массы человека (без учета гиподермы).

В статье рассматривается строение кожи человека, ее структура и функции каждого слоя, как образовываются и обновляются клетки кожи и как отмирают.

Функции кожи

Основное назначение кожи - это конечно защита от внешнего воздействия окружающей среды. Но наша кожа многофункциональна и сложна и принимает участие еще в ряде биологических процессов, протекающих в организме.

Основные функции кожи:

механическая защита - кожа предотвращает мягкие ткани от механического воздействия, излучений, микробов и бактерий, попадания инородных тел внутрь тканей.
ультрафиолетовая защита - под воздействием солнечного излечения в коже образуется меланин, как защитная реакция на внешнее неблагоприятное (при длительном нахождении на солнце) воздействие. Меланин вызывает временное окрашивание кожи в более темный цвет. Временное увеличение количества меланина в коже, увеличивает ее способность задерживать ультрафиолет (задерживает более 90% излучения) и помогает нейтрализовать образовавшиеся в коже при воздействии солнца свободные радикалы (выполняет роль антиоксиданта).

терморегуляция - участвует в процессе поддержания постоянной температуры всего организма, за счет работы потовых желез и термоизолирующих свойств слоя гиподермы , состоящего в основном из жировой ткани.
тактильные ощущения - за счет близко расположенных к поверхности кожи нервных окончаний и различного рода рецепторов, человек ощущает воздействие внешней окружающей среды в виде тактильных ощущений (прикосновение), а также воспринимает изменения температуры.
поддержание водного баланса - через кожу, организм при необходимости за сутки может выделить до 3 литров жидкости через потовые железы.
обменные процессы - через кожу, организм частично выводит побочные продукты своей жизнедеятельности (мочевина, ацетон, желчные пигменты, соли, токсические вещества, аммиак и т.д.). Так же организм способен усваивать из окружающей среды некоторые биологические элементы (микроэлементы, витамины и т.д.), в том числе и кислород (2% всего газообмена организма).
синтез витамина D - под воздействие ультрафиолетового излучения (солнца), во внутренних слоях кожи синтезируется витамин D, который в последствии усваивается организмом для своих нужд.

Строение кожи

Кожа состоит из трех основных слоев:

эпидермис (epidermis)
дерма (corium)
гиподерма (subcutis) или подкожная жировая клетчатка

В свою очередь, каждый слой кожи состоит из своих отдельных структур и клеток. Рассмотрим строение каждого слоя более подробно.

Эпидермис

Эпидермис - это верхний слой кожи, образованный в основном на основе белка кератина и состоящий из пяти слоев:

роговой - самый верхний слой, состоит из нескольких слоев ороговевших клеток эпителия, называемых корнеоцитами (роговыми пластинками), которые содержат нерастворимый белок кератин
блестящий - состоит из 3-4 рядов клеток, вытянутых по форме, с контуром неправильной геометрической формы, содержащих элеидин, из которого в дальнейшем образуется кератин
зернистый - состоит из 2-3 рядов клеток цилиндрической или кубической формы, а ближе к поверхности кожи - ромбовидной
шиповатый - состоит из 3-6 рядов шиповатых кератиноцитов , полигональной формы
базальный - самый нижний слой эпидермиса, состоит из 1 ряда клеток, называемых базальными кератиноцитами и имеющих цилиндрическую форму.

Эпидермис не содержит кровеносных сосудов, поэтому поступление питательных веществ от внутренних слоев кожи к эпидермису происходит за счет диффузии (проникновения одного вещества в другое) тканевой (межклеточной) жидкости из слоя дермы в слои эпидермиса .

Межклеточная жидкость - это смесь лимфы и плазмы крови. Она заполняет пространство между клетками. В межклеточное пространство тканевая жидкость попадает из конечных петелек кровеносных капилляров. Между тканевой жидкостью и кровеносной системой происходит постоянный обмен веществ. Кровь доставляет в межклеточное пространство питательные вещества и удаляет посредством лимфатической системы продукты жизнедеятельности клеток.

Толщина эпидермиса приблизительно равна 0,07 – 0,12 мм, что равно толщине простого бумажного листа.

На некоторых участках тела, толщина эпидермиса немного толще и может составлять до 2 мм. Наиболее развит роговой слой на ладонях и подошвах, гораздо тоньше - на животе, сгибательных поверхностях рук и ног, боках, коже век и гениталиях.

Кислотность кожи pH составляет 3,8-5,6.

Как происходит рост клеток кожи человека

В базальном слое эпидермиса происходит деление клеток, их рост и последующее движение к наружному роговому слою. По мере взросления клетки и приближения к роговому слою, в ней накапливается белок кератин. Клетки теряют свое ядро и основные органеллы, превращаясь в "мешочек", наполненный кератином. В итоге клетки погибают, и образовывают самый верхний слой кожи из ороговевших чешуек. Эти чешуйки со временем отшелушиваются с поверхности кожи и заменяются новыми клетками.

Весь процесс от зарождения клетки до ее отшелушивания с поверхности кожи, занимает в среднем 2-4 недели.

Проницаемость кожи

Чешуйки из которых состоит самый верхний слой эпидермиса называются - корнеоциты. Чешуйки рогового слоя (корнеоциты) соединены между собой липидами, состоящими из керамидов и фосфолипидов. За счет липидного слоя, роговой слой практически не проницаем для водных растворов, но растворы на основе жирорастворимых веществ, способны проникать сквозь него.

Цвет кожи

Внутри базального слоя находятся клетки меланоциты , которые выделяют меланин - вещество от которого зависит цвет кожи. Меланин образуется из тирозина в присутствии ионов меди и витамина С , под контролем гормонов, выделяемых гипофизом. Чем больше меланина содержится в одной клетке, тем темнее цвет кожи человека. Чем выше содержание меланина в клетке, тем лучше кожа защищает от воздействия ультрафиолетового излучения.

При интенсивном воздействии на кожу ультрафиолетового излучения, в коже резко увеличивается выработка меланина, который и обеспечивает коже загар.

Воздействие косметических средств на кожу

Все косметические средства и процедуры , предназначенные для ухода за кожей, воздействуют в основном только на верхний слой кожи - эпидермис .

Дерма

Дерма - это внутренний слой кожи, толщиной от 0,5 до 5 мм в зависимости от части тела. Дерма состоит из живых клеток , снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами, содержит волосяные фолликулы, потовые железы, различные рецепторы и нервные окончания. Основу клеток в дерме составляет фибропласт , который синтезирует внеклеточный матрикс, в том числе коллаген , гиалуроновую кислоту и эластин .

Дерма состоит из двух слоев:

сетчатый (pars reticularis)- распространяется от основания сосочкового слоя до подкожной жировой клетчатки. Его структура образована главным образом из пучков толстых коллагеновых волокон , расположенных параллельно поверхности кожи. Сетчатый слой содержит лимфатические и кровеносные сосуды, фолликулы волос, нервные окончания, железы, эластические, коллагеновые и другие волокна . Этот слой обеспечивает кожи упругость и эластичность.
сосочкового (pars papillaris) , состоящего из аморфного бесструктурного вещества и тонких соединительнотканных (коллагеновых, эластических и ретикулярных) волокон, образующих сосочки, залегающие между эпителиальными гребнями шиповатых клеток.

Гиподерма (подкожная жировая клетчатка)

Гиподерма - это слой состоящий преимущественно из жировой ткани, который выполняет роль теплоизолятора, предохраняя организм от перепадов температуры.

В гиподерме аккумулируются питательные вещества, необходимые для клеток кожи, включая жирорастворимые витамины (А, Е, F, К).

Толщина гиподермы варьирует от 2 мм (на черепе) до 10 см и более (на ягодицах).

При воспалительных процессах в гиподерме, возникающих в процессе некоторых заболеваний, возникает целлюлит.

Видео: Строение кожи

Площадь всего кожного покрова взрослого человека 1,5 - 2 м 2
В одном квадратном сантиметре кожи, содержится:

более 6 миллионов клеток
до 250 желез, из которых 200 потовых и 50 сальных
500 различных рецепторов
2 метра кровеносных капилляров
до 20 волосяных луковиц

При активной нагрузке или высокой внешней температуре, кожа через потовые железы может выделить более 3 литров пота за сутки
Благодаря постоянному обновлению клеток, в день мы теряем около 10 миллиардов клеток, это непрерывный процесс. В течение жизни мы сбрасываем около 18 килограмм кожи с ороговевшими клетками.

Клетки кожи и их функция

Кожа состоит из большого числа различных клеток. Для понимания процессов, происходящих в коже, хорошо иметь общие представление о самих клетках. Рассмотрим за что отвечают различные структуры (органеллы) в клетке:

ядро клетки - содержит наследственную информацию в виде молекул ДНК. В ядре происходит репликация - удвоение (размножение) молекул ДНК и синтез молекул РНК на молекуле ДНК.
оболочка ядра - обеспечивает обмен веществ между цитоплазмой и ядром клетки
ядрышко клетки - в нем происходит синтез рибосомных РНК и рибосом

цитоплазма - полужидкое вещество, заполняющее внутреннее пространство клетки. В цитоплазме протекают процессы клеточного метаболизма
рибосомы - необходимы для синтеза белков из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, заложенной в РНК (рибонуклеиновая кислота)
везикула - небольшие образования (контейнеры) внутри клетки, в которых запасаются или транспортируются питательные вещества
аппарат (комплекс) Гольджи - это сложная структура, которая участвует в синтезе, модификации, накоплении, сортировки различных веществ внутри клетки. Также выполняет функции транспортировки синтезированных в клетке веществ, сквозь мембрану клетки, за ее пределы.
митохондрия - энергетическая станция клетки, в которой происходит окисление органических соединений и высвобождение энергии при их распаде. Генерирует электрическую энергию в организме человека. Важный компонент клетки, изменение активности которого с течением времени приводит к старению организма.
лизосомы - необходимы для переваривания питательных веществ внутри клетки
межклеточная жидкость , заполняющая пространство между клетками и содержащая питательные вещества