Таблица органы и система органов животных: Системы органов животных и их функции (биология, 8 класс)

Помогите пожалуйста. Заполните таблицу Системы органов животных. 7 пунктов Название системы

Павукоподібні ??? Чи сприяють виявлені нами відмінності в будові двох тварин в виживанні? Аргументуйте​

Опишите клеточные структуры, которые участвуют в размножении клеток

Як будова тканин пов’язана з функціями, що вони виконують?

Срочно!!!!!! Паразитические плоские черви •активно передвигаются за счёт ресничек на теле •передвигаются за счёт присосок и кольцевых мышц •медленно … передвигаются за счёт крючков и продольных мышц •во взрослом состоянии не передвигаются и ведут прикреплённый образ жизни

!!!!!Помогите пожалуста!!!!! Лабораторна робота № 1 Тема: Визначення деяких органічних сполук (жирів, полісахаридів) та їх властивостей. М … ета: навчитись виявляти органічні молекули жирів, полісахаридів, з’ясувати їхні властивості, розвивати навички самостійності, вміння на основі спостережень робити висновки. Обладнання та матеріали: бульби картоплі, розчин йоду, спиртівка, пробірки, плоди соняшника, аркуш паперу, склянка з водою, ацетон (бензин), розчин крохмалю, олія. Хід роботи: 1. Виявлення крохмалю (полісахариду). Краплю спиртового розчину йоду капніть на зріз картоплини. Що спостерігаєте? Поясніть причини змін. 2. До розчину крохмалю додайте розчин йоду. Якого кольору став розчин? Нагрійте цей розчин, а потім охолодіть. Які зміни ви спостерігали? Про які властивості крохмалю це свідчить? 3. Виявлення молекул жиру в насінні соняшника. На аркуші паперу розітріть декілька насінин соняшника. Підсушіть аркуш паперу. Що спостерігаєте? Про вміст яких речовин свідчить пляма на папері? 4. В пробірку налийте декілька крапель олії. Додайте води. Що спостерігаєте? 5. В пробірку налийте декілька крапель олії. Додайте ацетону (бензину). Що спостерігаєте? 6. Про які властивості крохмалю і жирів свідчать ці досліди? 7. Відповісти на запитання: У яких клітинах і тканинах відкладається найбільше ліпідів? Що спільного у фізико-хімічних властивостях і функціях вуглеводів і ліпідів та чим вони відрізняються? Висновок: ​

Т. Ж. Б. Биология 7 класс​

сообщение«Значение кишечнополостных в природе и жизни человека»​

За кількісним складом в організмі всі елементи поділяють наа) 2 групи б) 1 групу в) 3 групи г) 4 групи​

СРОЧНО ПОМОГИТЕ, У МЕНЯ СОЧ ПО БИОЛОГИИ. Нужен ответ 2 упражнение (с)

Помогите с биологиею

Органы и системы органов животных

 «Биология. Живой организм. 6 класс». Н.И. Сонин

 

 

Вопрос 1.
Орган — это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и приспособленная для выполнения какой-либо функции. Орган состоит из нескольких тканей, но один или два вида ткани обычно преобладают. Например, нервная система, в основном, образована нервной тканью, а опорно-двигательная — соединительной и мышечной тканями.
Внутри тела животных позвоночных животных имеются особые пространства – полости. Органы, расположенные в полости называют внутренними.

Органы грудной полости: сердце, лёгкие. Органы брюшной полости: печень, поджелудочная железа, половые железы, желудок, желчный пузырь, желудок, кишечник, почки, мочевой пузырь.

Вопрос 2.
Связанные между собой органы, объединенные общей работой, составляют систему органов.

Вопрос 3.
Нервная система регулирует работу всех систем организма, обеспечивая координацию их деятельности в меняющихся условиях существования.

Вопрос 4.
Система органов размножения (половая система) обеспечивает воспроизведение организмом себе подобных. Основной частью этой системы являются половые железы – яичники и семенники, в которых образуются половые клетки.

Вопрос 5.
Газообмен в организме человека обеспечивает дыхательная система, состоящая из органов дыхания (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, лёгкие диафрагма). Примерно 1% кислорода попадает в организм человека через кожу.

Вопрос 6.
К органам кровеносной системы человека и млекопитающих относят сердце и сосуды (артерии, вены и капилляры).

Вопрос 7.
Опорно-двигательная система человека состоит из скелета и мышц и выполняет следующие функции: 1) опорную — для всех других систем и органов;
2) двигательную — обеспечивает передвижение тела и его частей в пространстве;
3) защитную — предохраняет от внешних воздействий органы грудной и брюшной полости, мозг, нервы, сосуды.

Вопрос 8.
Пищеварительная система начинается ртом, расположенным на первом сегменте туловища. Рот ведет в глотку, глотка переходит в пищевод, который может расширяться в зоб. Затем следует желудок. Это отделы передней кишки. За передней кишкой располагается средняя кишка, а потом — задняя, открывающаяся анальным отверстием. (рисунок на с. 51 учебника).

Вопрос 9.
В пищеварительной системе происходит переваривание пищи и всасывание питательных веществ в кровь. Пищеварение — процесс механической и химической обработки пищи. Химическое расщепление питательных веществ на составляющие их простые компоненты, которые смогут пройти сквозь стенки пищеварительного канала.

Вопрос 10.
Выделительная система выводит из организма вредные вещества – продукты его жизнедеятельности. Так лёгкими и через кожу выделяется углекислый газ, летучие соединения, пары воды. Выделительная функция кожи осуществляется при потоотделении. С потом удаляется лишняя вода, соли, небольшое количество мочевины, мочевой кислоты, а при напряженной мышечной работе — молочная кислота и аммиак. В норме у человека выделяется от 700 до 1300 мл пота за сутки. Через кишечник выделяются непереваренные остатки пищи. В основном, разнообразные конечные продукты обмена выделяются из организма через мочевыделительную систему (почки, мочеточники, мочевой пузырь).

Вопрос 11.
Гормоны (от греческого «гормао» — возбуждение) — биологически активные вещества, вырабатываемые в организме железами внутренней секреции. Эти железы, в отличие от желез внешней секреции (слюнных, потовых и т. д.), лишены протоков. Каждая секретирующая клетка соприкасается со стенками одного из кровеносных сосудов своей поверхностью, поэтому гормоны проникают прямо в кровь. Гормоны вырабатываются в небольших количествах, но длительное время сохраняются в активном состоянии и с током крови разносятся по всему организму. Выделение гормонов контролируется нервной системой. Гормоны участвуют в химической регуляции деятельности организма.

Вопрос 12.
Органы эндокринной системы выделяют биологически активные вещества, которые участвуют в регуляции деятельности организма (гормоны). Вместе с нервной эндокринная система обеспечивает приспособление организма к условиям внешней среды.

 

 

 

Биология. Животные. — Органы и системы органов животных

Системы органов	Органы, их функции
Опорно-двигательная система	состоит из скелета и мышц. У животных, имеющих твердый наружный скелет (например, у членистоногих) или внутренний (у хордовых), мышцы прикрепляются к частям скелета. У животных, не имеющих твердого скелета, мышцы вместе с покровами образуют кожно-мускулъный мешок (например, у кольчатых червей). Опорно-двигательная система выполняет опорную, двигательную и защитную функции. Особенно велика защитная роль панциря у членистоногих, грудной клетки и черепа — у позвоночных.
Пищеварительная	система  группа последовательно расположенных органов, обеспечивающих измельчение, перемешивание, смачивание, перс-варивание пищи, всасывание питательных веществ и удаление непереваренных остатков. Пищеварительная система имеет трубчатое строение. В ее состав входят рот, глотка, пищевод, желудок, кишечник, пищеварительные железы. Пищеварительные железы вырабатывают биологически активные вещества, которые обеспечивают переваривание пищи. При этом каждое биологически активное вещество действует только на определенное пищевое вещество, вызывая его расщепление. Биологически активные вещества действуют при определенных температуре и кислотности. Питательные вещества, полученные в результате переваривания пищи, всасываются эпителием кишечника.
Дыхательная система	осуществляет газообмен: поставляет в организм животных кислород, необходимый для окисления веществ и выделения энергии, и выводит углекислый газ. Тем самым она участвует в обмене веществ. У разных животных дыхательная система представлена разными органами. Так, животные, обитающие в воде (например, моллюски, ракообразные. рыбы), дышат с помощью жабр. В получении водными животными кислорода велика роль кожных покровов (например, у земноводных). Наземные животные (пресмыкающиеся, птицы, звери) дышат с помощью легких, а насекомые — с помощью трахей.
Выделительная система	обеспечивает выведение из организма избытка воды, вредных продуктов обмена веществ. Она представлена выделительными трубочками (например, у червей, бесчерепных), малъпигиевыми сосудами (у насекомых, паукообразных), почками (у позвоночных).
Кровеносная система	состоит из сосудов и сердца. Сердце — орган, выполняющий роль насоса и обеспечивающий движение крови по сосудам — кровообращение. Сосуды, несущие кровь от сердца, называются артериями, к сердцу — венами. Мельчайшие кровеносные сосуды (и вены, и артерии) называются капиллярами. Кровь участвует в газообмене: насыщенная кислородом — артериальная, а насыщенная углекислым газом — венозная.У кольчатых червей и хордовых животных кровь движется только по сосудам и не попадает в полость тела. Такая кровеносная система называется замкнутой. У членистоногих и моллюсков кровь из сосудов поступает в полость тела. Такая кровеносная система называется незамкнутой. Кровь выполняет и защитную функцию. Сгусток крови закрывает рану от проникновения микробов, лейкоциты уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы.
Нервная система	обеспечивает связь организма с окружающей средой, согласованную работу органов, их систем и всего организма. Благодаря нервной системе животные воспринимают раздражения из внешней среды и от внутренних органов и реагируют на них. Ответную реакцию организма на раздражение, осуществляемую с участием нервной системы, называют рефлексом. Одни рефлексы врожденные (безусловные), другие возникают в течение жизни иод влиянием повторяющихся раздражителей (условий). Такие рефлексы называют приобретенными (условными). Определенная постоянная последовательность нескольких врожденных (безусловных) рефлексов называется инстинктом (например, плетение паутины пауком, строительство сот пчелами, гнездостроение и перелеты у птиц). Нервная система подразделена на центральный и периферический отделы у большинства животных. У хордовых центральная нервная система представлена головным  и спинным мозгом. В центральном отделе анализируются и синтезируются возбуждения, формируются условные рефлексы, происходит запоминание и др. Периферическая нервная система состоит из нервных узлов (скоплений нервных клеток), расположенных вне центральной нервной системы, и нервов, отходящих от центральной нерп ной системы (длинные отростки нейронов, покрытые оболочкой), воспринимающих раздражение и передающих возбуждение.
Эндокринная система	представлена железами, которые выделяют активные вещества в кровь или в жидкость, заполняющую полость тела. Активные вещества регулируют уровень обмена, влияют на деятельность отдельных органов и организма в целом. У насекомых, например, они вызывают линьку и смену фаз индивидуального развития (яйцо >> личинка >> куколка >> взрослое животное), у земноводных — превращение головастика в лягушку. Железы, которые выделяют активные вещества наружу или в полости внутренних органов, не относятся к эндокринной системе (например, сальные и потовые железы, печень). Половая система обеспечивает размножение организмов. Она состоит из половых желез (гонад), вырабатывающих половые клетки (гаметы), и выводящих протоков. Половые железы самок — яичники. В них образуются яйцеклетки женские половые клетки. Мужские половые железы — семенники. В них образуются сперматозоиды. Дополнительными половыми органами служат железы, формирующие оболочки яйца, в котором развивается новый организм, а также образования, обеспечивающие оплодотворение (соединение сперматозоида с яйцеклеткой) и откладывание яиц.

Системы органов животных

Время чтения 2 мин.Просмотры 294Обновлено 2020-03-18

Органы животных сгруппированы в различные системы организма – совокупность органов, которые работают совместно, чтобы выполнять определенные функции для поддержания жизнедеятельности животного. Системы организма (также называемые системы органов) включают:

Репродуктивная система – группа органов, позволяющая животным производить потомство.

Нервная система – система, которая регулирует работу всего организма при помощи нервных импульсов. Нервная система может быть условно разбита на три основные категории: центральная нервная система (головной и спинной мозг), периферическая нервная система (нервные ответвление от головного и спинного мозга, которые передают импульсы в мышцы и железы), вегетативная нервная система (контролирует непроизвольные действия, такие как сердцебиение и пищеварение).

Кровеносная система – система, отвечающая за транспортировку крови по всему телу животного. Она включает в себя: кровь, артерии, вены и капилляры.

Дыхательная система – группа органов, которая контролирует газообмен в организме животного. Она состоит из носа, легких и трахеи.

Лимфатическая система – система, которая фильтрует болезнетворные организмы, а также помогает выводить из организма жидкость с отходами. Еще она помогает в борьбе с инфекциями.

Эндокринная система – система, состоящая из желез, например, щитовидная железа, гипофиз, надпочечники, паращитовидные железы, поджелудочная железа, вилочковая железа, яичники и яички) и гормонов (химические вещества, впрыскиваемые из желез в кровь). Эти железы с гормонами контролируют и влияют на различные функции организма, например, метаболизм, рост и размножение.

Мочеполовая (выделительная) система – группа органов, которые отвечают за вывод жидкости с отходами в виде мочи из организма и включающая в себя: почки, мочевой пузырь, мочеточник и уретру.

Мышечная система – совокупность мышечных волокон, позволяющих животным двигаться и контролировать передвижение. Мышечная система состоит из скелетных мышц, гладких мышц и сердечной мышцы.

Пищеварительная система – группа органов, которые переваривают пищу, чтобы получить энергию для других процессов в организме.

Покровная система – внешнее покрытие животного, например, кожа, чешуя, перья, мех и т.д., которое защищает организм от повреждений, высыхания, попадания болезнетворных бактерий и вредных веществ.

Иммунная система – защитная система организма, противостоящая инфекциям и болезням.

Опорно-двигательная система (мышцы и скелет) – комплекс костей и мышц, обеспечивающий внутреннею и внешнюю поддержку животного, например, скелет, экзоскелет или раковина.

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравитсяНе нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Ответ Сравниваем и обобщаем — Рабочая тетрадь по биологии 5-6 класс Сухорукова Кучменко

1) Заполните таблицу.

 

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ СТЕБЛЯ

Ткань	Разновидность ткани	Особенности строения клеток	Выполняемая функция
Покровная	Пробка	Состоит из мертвых клеток	Защита
Образовательная	Камбий	Постоянно делятся	Рост
Проводящая	Древесина	Состоит из мертвых и живых клеток	Транспорт веществ
Запасающая	Сердцевина	Живые крупные, тонкостенные	Запас питательных веществ
Проводящая	Флоэма (луб)		Транспорт воды и минеральных солей

 

2) Составьте схему «Разнообразие листьев». При составлении схемы помните, что группировать листья можно по разным признакам.

 

 

3) Сравните рисунки. Выясните, с каким объектом имеет больше сходных признаков объект 2.

 

Сходных признаков на рисунке – 3

 

* Напишите выявленные вами признаки сходства.

 

Междузлия, одинаковое расположение листьев

 

* Определите объекты, изображенные на рисунках.

 

1 – главный корень

2 – зимний побег

3 – летний побег

 

4) Заполните таблицу.

 

ГОЛОВНОЙ МОЗГ ПОЗВОНОЧНЫХ

Отдел мозга	Функции
Продолговатый	Управляет кровеносными сосудами, сердцебиением, дыханием, глотанием, слезоотделением
Средний	Отвечает за общую координацию движений в пространстве
Мозжечок	Обеспечивает согласованность движений
Промежуточный	Отвечает за аппеттит, агрессию, удовольствие, страх
Передний	Отвечает за сложное поведение

 

5) Сравните функции систем органов животных и органов растений. Заполните таблицу.

 

Системы органов животных	Основные функции	Органы и системы органов растений, выполняющие аналогичные функции
Опорно-двигательная	Защита внутренних органов, опора	Стебель
Пищеварительная	Получение питательных веществ	Лист
Дыхательная и кровеносная	Транспорт	Проводящая система
Выделительная	Выделение продуктов обмена	Устьице
Половая	Размножение	Цветок, плод, пестик, тычинка, семя

 

* Укажите систему органов животных, аналогичной которой нет у растений.

 

Нервная

 

* Почему у растений такой системы органов нет?

 

У растений нет головного мозга, и потому нервная система им просто напросто не нужна.

Системы органов животных и особенности их функционирования

Системы органов животных

Определение органа и системы органов животных

Определение 1

Орган — часть тела, которую образует совокупность тканей.

У каждого органа есть своя функция, которую он и должен выполнять. Если несколько органов выполняют одну и ту же функцию или функции, то их принято объединять в систему органов.

Определение 2

Система органов — несколько органов, выполняющих общую для всех функцию или функции.

Выделяют следующие системы органов животных:

• пищеварительная;
• дыхательная;
• кровеносная;
• нервная;
• опорно-двигательная;
• выделительная;
• половая;
• эндокринная.

Пищеварительная система

Определение 3

Пищеварение представляет собой процесс, при котором питательные вещества попадают в организм и обеспечивают его жизнедеятельность.

У каждого вида животных органы пищеварения и их тип индивидуальны. К примеру, есть замкнутая и сквозная системы пищеварения.

Пример 1

Замкнутый вариант характерен для плоских червей. При таком пищеварении пища попадает в организм через рот, и через него же выходят пищевые остатки, которые не переварились.

В случае сквозной системы, пищевые остатки покидают организм через анальное отверстие. Но для некоторых животных наличие пищеварительной системы вообще не свойственно. К примеру, паразитам, которые питаются через кожные покровы.

Также выделяют внутриклеточное пищеварение — оно характерно губкам.

Внешнее пищеварение наблюдается у паукообразных: они вводят в добычу ферменты, которые переваривают добычу, после чего всасывают перевариваемые соки.

Кровеносная система

Определение 4

Система кровообращения — это совокупность кровеносных сосудов и главного органа, представленного сердцем.

У некоторых животных сердца нет: его функцию выполняют сосуды с развитой мускулатурой.

Кровеносная система может быть замкнутой и незамкнутой.

Незамкнутая система характеризуется тем, что сосуды в ней открываются в полость тела и в промежутки между органами.

Замкнутая система — это система, в которой кровь течет по кровеносным сосудам и не попадает в полость тела. Кровеносные сосуды предназначены для транспортировки и перераспределения питательных веществ, газов и продуктов обмена.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Дыхательная система

Определение 5

Дыхание представляет собой процесс газообмена между организмом и внешней средой.

Эта система у разных животных представлена по-разному:

• у ракообразных — в виде жабр;
• у паукообразных и насекомых — трахеями;
• у паукообразных — легочными мешками;
• у наземных позвоночных животных — легкими.

Замечание 1

У червей и клещей дыхательных органов нет: они дышат кожными покровами.

Выделительная система

Выделительная система животных представлена специальными образованиями, выполняющими выделительную функцию.

Как и органы дыхания, органы выделения у разных животных разные:

• у червей — выделительные канальцы;
• у моллюсков и позвоночных животных — почки;
• у речного рака — зеленые железы;
• у наземных членистоногих — мальпигиевы сосуды.

Замечание 2

Потовые и сальные железы также относятся к органам выделения.

Опорно-двигательная система

Под опорно-двигательной системой понимают объединение мышц и скелета.

Основная функция опорно-двигательной системы — опорная, которая заключается в изменении положения тела в пространстве.

Пример 2

Опорно-двигательная система отдельных групп червей — кожно-мускульный мешок.

Для большинства животных характерна опорно-двигательная система, в которой есть твердый наружный или внутренний скелет: к его элементам крепятся мышцы.

Половая система

Определение 6

Половая система — совокупность половых органов и желез, функционирование которых направлено на размножение.

Для плоских и кольчатых червей, моллюсков и отдельных членистоногих свойственен гермафродитизм половой системы.

Круглые черви уже раздельнополые: самцы имеют семенники, семенные протоки и копулятивный орган, а самки — яичники и яйцепроводы.

Мужские половые органы насекомых — парные семенники, семенные протоки и копулятивный орган. Женские половые органы насекомых — два яичника и половые пути.

Лучше всего рассматривать органы и системы органов животных в таблице.

Таблица систем органов животных представлена на рисунке ниже.

Органы и системы органов животных. Презентация. | Презентация к уроку по биологии (6 класс) на тему:

Слайд 1

Органы и системы органов животных

Слайд 2

Для чего животным необходима пища?

Слайд 3

Пища обеспечивает организм энергией

Слайд 4

Дождевой червь

Слайд 6

В пищеварительной системе пища переваривается и всасывается в кровь

Слайд 7

питание Сами создают питательное вещество Питаются готовым питательным веществом

Слайд 8

1. Зачем нужна пища? 2. В какой системе она усваивается? 3. Что происходит в пищеварительной системе? 4. Назовите органы пищеварительной системы.

Слайд 10

6. Что происходит в ротовой полости? 7. Что происходит в глотке? 8 Что происходит в пищеводе 9.Что происходит в зобе 10.Что происходит в желудке 11.Что происходит в кишечнике 12.Что происходит в анальном отверстии?

Слайд 11

13.Где происходит увлажнение пищи? 14. Где пища перетирается и превращается в кашицу? 15. Где пища переваривается? 16. Что такое переваривание пищи?

Слайд 12

переваривание пищи – превращение пищи в простые вещества, которые через стенки кишечника всасываются в кровь

Слайд 13

Кровеносная система Чем важна кровеносная система для организма?

Слайд 14

Кровеносная система снабжает организм питательными веществами и кислородом. Выносит все ненужные и ядовитые вещества.

Слайд 16

Кровеносная система состоит из Сердца и сосудов

Слайд 17

Из каких органов состоит кровеносная система? Для чего нужно сердце?

Слайд 18

Сердце проталкивает кровь по сосудам

Слайд 19

Зачем нужна кровь? Кровеносная система снабжает организм питательными веществами и кислородом. Выносит все ненужные и ядовитые вещества.

Слайд 21

Где кровь получает питательные вещества? Кровь получает питательные вещества в кишечнике

Слайд 22

Зачем нужна кровь? Кровеносная система снабжает организм питательными веществами и кислородом . Выносит все ненужные и ядовитые вещества.

Слайд 23

Где кровь получает кислород?

Слайд 24

Дыхательная система

Слайд 25

Что делает дыхательная система для организма? дыхательная система совершает обмен газов – поступает кислород и выделяется углекислый газ

Слайд 26

Ответим на вопросы Как называются дыхательные органы лягушки? Как называются дыхательные органы рыбы? Как называются дыхательные органы насекомого?

Слайд 28

Органы дыхания у животных разные: у рыбы – жабры, у лягушек – легкие, у насекомых- трахей

Какие органы человеческого тела?

Уровни организации

Человеческое тело состоит из множества клеток, поэтому это пример многоклеточного организма . Многоклеточный организм имеет пять уровней организации, называемых иерархией . Вот они в порядке сложности:

• Органеллы — крошечные структуры, которые выполняют различные функции внутри клетки.
• Клетки — основная единица всех живых организмов.
• Ткани — группы похожих клеток, которые работают вместе для выполнения определенной функции. Например, ткань мозга, мышечная ткань и ткань сердца.
• Органы — различные ткани, работающие вместе для выполнения определенной функции.
• Система органов — группа органов, которые работают вместе для выполнения определенной работы.

Системы тела животных (со схемой)

Следующие пункты выделяют десять основных систем, встречающихся в организме животных.Это следующие системы: 1. Покровная система 2. Мышечная система 3. Скелетная система 4. Пищеварительная система 5. Дыхательная система 6. Экскреторная система 7. Циркуляционная Система 8. Репродуктивная система 9. Нервная система 10. Эндокринная система.

1.Покровная система:

Органом, вовлеченным в эту систему, является кожа и ее различные производные, то есть волосы, чешуя, перья, ногти, рога и копыта. Основная функция кожи — защита, но она выполняет несколько других функций.

2. Мышечная система :

Это, вероятно, самая большая система в теле животного, которая включает мышцы. Он связан с движением, которое включает в себя передвижение человека, а также движение различных органов, например.г., сердце, пищеварительный тракт. Мышцы состоят из мышечной и соединительной тканей.

3. Скелетная система :

Состоит из каркаса. Когда скелет присутствует вне тела, он называется экзоскелетом, например, покровы креветок, насекомых, моллюсков или чешуи, когти и когти у позвоночных. У беспозвоночных экзоскелет состоит из хитина, кальция и т. Д. Это периодически заменяется процессом, называемым линькой.

У позвоночных скелет является внутренним и называется эндоскелетом. В его состав входят кости, хрящи и связки. В отличие от экзоскелета он живой, то есть снабженный кровью и нервами. Эта система составляет основу и поддержку личности. Экзоскелет не имеет ничего общего с эндоскелетом, кроме твердости.

4. Пищеварительная система:

Отвечает за питание. В эту систему входят различные органы: зубы, язык, пищевод, желудок, кишечник, печень и поджелудочная железа.Они работают, чтобы принимать пищу (проглатывание), разбивать сложные органические молекулы на более простые формы (пищеварение) и отклонять продукты экскрементов (например, пищеварение).

5. Дыхательная система :

Эта система, с одной стороны, обеспечивает потребность тканей в кислороде, а с другой — отводит углекислый газ из тканей. У разных животных органы дыхания различаются, и обычно обнаруживается, что следующие органы выполняют функцию дыхательных жабр, трахеи, легких, кожи и слизистой оболочки ротовой полости.

6. Экскреторная система :

В результате метаболической деятельности образуются отходы. Эти вещества (в основном азотистые) вместе с избытком воды выводятся из организма через выделительную систему. Органами выделения у беспозвоночных являются нефридии, зеленые железы, тазовые железы, мальпигиевы канальцы. Органы выделения у позвоночных называются почками.

7. Система кровообращения :

Для координации важным условием является контакт между различными системами.Это осуществляется системой кровообращения, которая включает (A) два набора циркулирующих жидкостей — кровь и лимфу, (B) сосуды для потока этих жидкостей и (C) насосный орган, называемый сердцем.

У беспозвоночных циркулирующая жидкость выходит из сосудов, чтобы омыть тканевое пространство, но внутри тела позвоночного кровь течет через замкнутую систему сосудов.

Обращение в первой группе открытого типа, а во второй группе оно называется закрытым типом обращения.Эта система не только работает как носильщики живого тела, но и занимается защитой от чужеродных вторжений.

8. Репродуктивная система :

Размножение или размножение путем самовоспроизведения — важная особенность живого организма. У многоклеточных животных органы, выполняющие эту функцию, известны как яичник (у самок) и семенники (у самцов).

Эти органы образуют специализированные клетки, которые проходят через определенные тракты.Все животные обладают специализированными структурами, помогающими сблизить эти два типа клеток. Некоторые железы часто связаны с этой системой, чтобы помочь в процессе воспроизводства.

9. Нервная система :

Он состоит из особого вида ткани, а именно нервной ткани. Он имеет то же происхождение, что и эпидермис. Важные органы, такие как головной и спинной мозг, выполняют функции реакции на раздражители и координации различных частей тела.

Этим органам помогают различные периферические и симпатические нервы, и многие органы, такие как глаз, ухо, язык, нос и кожа, служат портами входа для различных раздражителей.

10. Эндокринная система :

Он включает определенные железы, например щитовидную, паращитовидную, гипофизарную, надпочечниковую, тимус, островки Лангерганса и т. Д., Которые выделяют свой секрет непосредственно в кровь. Секреция известна как гормон, который действует волшебным образом и участвует в химическом контроле тела.

Определенный гормон имеет одинаковую химическую природу у разных групп животных. Для правильного поддержания организма требуется только определенное количество гормона. Любое отклонение в количестве нарушает химический контроль организма и вызывает нарушение метаболического дисбаланса.

Пищеварительная система: функции, органы и анатомия

Обзор

Строение пищеварительной системы

Что такое пищеварительная система?

Ваша пищеварительная система состоит из желудочно-кишечного тракта, а также печени, поджелудочной железы и желчного пузыря.Желудочно-кишечный тракт — это серия полых органов, которые соединены друг с другом от рта до ануса. Органы, составляющие ваш желудочно-кишечный тракт, в том порядке, в котором они связаны, включают рот, пищевод, желудок, тонкий кишечник, толстый кишечник и задний проход.

Что делает пищеварительная система?

Ваша пищеварительная система устроена уникальным образом, чтобы превращать пищу в питательные вещества и энергию, необходимые для выживания. И когда это будет сделано, оно аккуратно упаковывает ваши твердые отходы или стул для утилизации при дефекации.

Почему важно пищеварение?

Пищеварение важно, потому что ваше тело нуждается в питательных веществах из пищи, которую вы едите, и жидкостей, которые вы пьете, чтобы оставаться здоровым и нормально функционировать. Питательные вещества включают углеводы, белки, жиры, витамины, минералы и воду. Ваша пищеварительная система расщепляется и поглощает питательные вещества из пищи и жидкостей, которые вы потребляете, чтобы использовать их для таких важных вещей, как энергия, рост и восстановление клеток.

Анатомия

Какие органы составляют пищеварительную систему?

Основными органами, составляющими пищеварительную систему (в порядке их функций), являются рот, пищевод, желудок, тонкий кишечник, толстый кишечник, прямая кишка и задний проход.На этом пути им помогают поджелудочная железа, желчный пузырь и печень.

Вот как эти органы работают вместе в вашей пищеварительной системе.

Рот

Рот — начало пищеварительного тракта. Фактически, пищеварение начинается еще до того, как вы откусите кусочек. Ваши слюнные железы активизируются, когда вы видите и чувствуете запах макарон или теплого хлеба. После того, как вы начали есть, вы пережевываете пищу на кусочки, которые легче перевариваются. Ваша слюна смешивается с пищей, чтобы преобразовать ее в форму, которую ваше тело может усвоить и использовать.Когда вы глотаете, ваш язык передает пищу вам в горло и в пищевод.

Пищевод

Пищевод находится в горле рядом с трахеей (дыхательным горлом) и получает пищу изо рта, когда вы глотаете. Надгортанник — это небольшой лоскут, который при глотании складывается над дыхательным горлом, чтобы вы не подавились (когда пища попадает в дыхательное горло). Серия сокращений мышц пищевода, называемая перистальтикой, доставляет пищу в желудок.

Но сначала кольцеобразная мышца в нижней части пищевода, называемая нижним сфинктером пищевода, должна расслабиться, чтобы впустить пищу.Затем сфинктер сжимается и предотвращает попадание содержимого желудка обратно в пищевод. (Когда этого не происходит и это содержимое течет обратно в пищевод, у вас может возникнуть кислотный рефлюкс или изжога.)

Желудок

Желудок — это полый орган или «контейнер», в котором содержится пища, смешанная с ферментами желудка. Эти ферменты продолжают процесс расщепления пищи до пригодной для употребления формы. Клетки слизистой оболочки желудка выделяют сильную кислоту и мощные ферменты, которые отвечают за процесс распада.Когда содержимое желудка достаточно обработано, оно попадает в тонкий кишечник.

Тонкая кишка

Состоящий из трех сегментов — двенадцатиперстной кишки, тощей кишки и подвздошной кишки — тонкий кишечник представляет собой мышечную трубку длиной 22 фута, которая расщепляет пищу с помощью ферментов, выделяемых поджелудочной железой и желчью из печени. Перистальтика также работает в этом органе, перемещая пищу и смешивая ее с пищеварительными соками поджелудочной железы и печени.

Двенадцатиперстная кишка — это первый сегмент тонкой кишки.Он в значительной степени отвечает за непрерывный процесс поломки. Тощая кишка и подвздошная кишка, расположенные ниже в кишечнике, в основном отвечают за всасывание питательных веществ в кровоток.

Содержимое тонкой кишки начинается в полутвердом виде и заканчивается в жидкой форме после прохождения через орган. Вода, желчь, ферменты и слизь способствуют изменению консистенции. После того, как питательные вещества были абсорбированы и оставшаяся жидкость прошла через тонкий кишечник, она переходит в толстую кишку или толстую кишку.

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа выделяет в двенадцатиперстную кишку пищеварительные ферменты, расщепляющие белки, жиры и углеводы. Поджелудочная железа также производит инсулин, передавая его непосредственно в кровоток. Инсулин — это главный гормон вашего тела, отвечающий за метаболизм сахара.

Печень

Печень выполняет множество функций, но ее основная задача в пищеварительной системе — перерабатывать питательные вещества, всасываемые из тонкого кишечника. Желчь из печени, выделяемая в тонкий кишечник, также играет важную роль в переваривании жиров и некоторых витаминов.

Печень — это химическая «фабрика» вашего тела. Он берет сырье, всасываемое кишечником, и вырабатывает все различные химические вещества, необходимые вашему организму для функционирования.

Печень также выводит токсины из потенциально вредных химикатов. Он расщепляет и выделяет многие лекарства, которые могут быть токсичными для вашего тела.

Желчный пузырь

Желчный пузырь накапливает и концентрирует желчь из печени, а затем выделяет ее в двенадцатиперстную кишку в тонком кишечнике, чтобы помочь абсорбировать и переваривать жиры.

Толстая кишка

Толстая кишка отвечает за переработку отходов, поэтому опорожнение кишечника осуществляется легко и удобно. Это мышечная трубка длиной 6 футов, которая соединяет тонкий кишечник с прямой кишкой.

Толстая кишка состоит из слепой кишки, восходящей (правой) ободочной кишки, поперечной (поперечной) ободочной кишки, нисходящей (левой) ободочной кишки и сигмовидной кишки, которая соединяется с прямой кишкой.

Стул или отходы, оставшиеся от процесса пищеварения, проходят через толстую кишку посредством перистальтики, сначала в жидком состоянии, а затем в твердой форме.Когда стул проходит через толстую кишку, вода удаляется. Стул сохраняется в сигмовидной (S-образной) ободочной кишке до тех пор, пока «массовое движение» не опустошит его в прямую кишку один или два раза в день.

Обычно стул проходит через толстую кишку около 36 часов. Сам стул в основном состоит из остатков пищи и бактерий. Эти «хорошие» бактерии выполняют несколько полезных функций, таких как синтез различных витаминов, обработка отходов и пищевых частиц, а также защита от вредных бактерий. Когда нисходящая кишка наполняется стулом или фекалиями, она выводит свое содержимое в прямую кишку, чтобы начать процесс выведения (испражнение).

Прямая кишка

Прямая кишка представляет собой прямую 8-дюймовую камеру, которая соединяет толстую кишку с анусом. Работа прямой кишки состоит в том, чтобы получать стул из толстой кишки, сообщать вам, что есть стул, который необходимо удалить (откачивать), и удерживать стул до тех пор, пока не произойдет опорожнение. Когда что-либо (газ или стул) попадает в прямую кишку, датчики отправляют сообщение в мозг. Затем мозг решает, можно ли выпустить ректальное содержимое или нет.

Если могут, сфинктеры расслабляются и прямая кишка сокращается, избавляясь от своего содержимого.Если содержимое не может быть удалено, сфинктер сокращается и прямая кишка приспосабливается, так что ощущение временно исчезает.

Анус

Анус — последняя часть пищеварительного тракта. Это канал длиной 2 дюйма, состоящий из мышц тазового дна и двух анальных сфинктеров (внутреннего и внешнего). Подкладка верхнего ануса способна обнаруживать ректальное содержимое. Он позволяет узнать, является ли содержимое жидким, газообразным или твердым.

Анус окружен мышцами сфинктера, которые важны для контроля стула.Мышца тазового дна создает угол между прямой кишкой и анусом, который не позволяет стулу выходить, когда это не должно происходить. Внутренний сфинктер всегда плотный, за исключением случаев, когда стул попадает в прямую кишку. Это позволяет нам сохранять спокойствие (не дает нам непроизвольно покакать), когда мы спим или иным образом не замечаем наличия стула.

Когда у нас возникает желание пойти в ванную, мы полагаемся на наш внешний сфинктер, чтобы удерживать стул до тех пор, пока он не достигнет туалета, где он затем расслабляется, чтобы выпустить содержимое.

Ресурсы по неврологии для детей — Взаимодействие системы тела

СИСТЕМА	ФУНКЦИЯ	СВЯЗАННЫЕ ОРГАНЫ	ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С НЕРВНАЯ СИСТЕМА
Скелетный Система	Скелетная система составляет каркас тела и позволяет нам двигаться, когда наши мышцы сокращаются. Он хранит минералы (например, кальций, фосфор) и выпускает их в организм, когда они нужны. Скелетная система также защищает внутренние органы и производит клетки крови.	Кости (например, череп, позвонки)	Кости содержат кальций, необходимый для правильного функционирование нервной системы. Череп защищает мозг от травм. Позвонки защищают спинной мозг от травма, повреждение. Сенсорные рецепторы в суставах между костями посылают сигналы о теле положение к мозгу. Мозг регулирует положение костей, управляя мышцами.
Сердечно-сосудистая система	Сердечно-сосудистая система доставляет кислород, гормоны, питательные вещества и лейкоциты по всему телу, перекачивая кровь, и это удаляет отходы.	Сердце, сосуды	Эндотелиальные клетки поддерживают мозговой мозг барьер. Барорецепторы отправляют в мозг информацию о кровяном давлении. Цереброспинальная жидкость оттекает в венозную кровоснабжение. Мозг регулирует частоту сердечных сокращений и артериальное давление.
Мускулистый Система	Различные типы мышц позволяют двигаться, выделяют тепло для поддерживать температуру тела, перемещать пищу по пищеварительному тракту и сократите сердце.	Мышцы (гладкие, скелетные и сердечные)	Рецепторы в мышцы обеспечивают мозг информацией о положении тела и движение. Мозг контролирует сокращение скелетных мышц. Нервная система регулирует скорость, с которой пища движется через пищеварительный тракт.
Эндокринная Система	Эндокринная система выделяет гормоны в кровь и другие телесные жидкости.Эти химические вещества важны для обмена веществ, рост, водный и минеральный баланс и реакция на стресс.	Шишковидная железа, гипофиз, гипоталамус, щитовидная железа, паращитовидная железа, сердце, надпочечники, почки, поджелудочная железа, желудок, кишечник, яичник	Гормоны обеспечивают обратную связь с мозгом, чтобы нейронная обработка. Репродуктивные гормоны влияют на развитие нервной системы. Гипоталамус контролирует работу гипофиза и других эндокринных желез. железы.
Лимфатический Система	Лимфатическая система защищает организм от инфекции.	Аденоид, миндалины, вилочковая железа, лимфатические узлы, селезенка	Мозг может стимулировать защитные механизмы против инфекционное заболевание.
Дыхательная система	Дыхательная система поставляет кислород в кровь и удаляет углекислый газ.	Легкие, гортань, глотка, трахея, бронхи	Мозг контролирует дыхательный объем и уровень газов в крови. Мозг регулирует частоту дыхания.
Пищеварительная система Система	Пищеварительная система накапливает и переваривает пищу, переносит питательные вещества для организма, устраняет отходы и поглощает воду.	Желудок, пищевод, слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа, кишечник	Пищеварительные процессы являются строительными блоками для некоторых нейротрансмиттеры. Вегетативная нервная система контролирует тонус пищеварительного тракта. Мозг контролирует питьевое и пищевое поведение. Мозг управляет мышцами для еды и выделения. Пищеварительная система отправляет сенсорную информацию в мозг.
Репродуктивная система	Репродуктивная система отвечает за производство новая жизнь.	Семенники, семявыносящий проток, предстательная железа, яичник, маточный проток трубки, матка, шейка матки	Репродуктивные гормоны влияют на развитие мозга и сексуальное поведение. Мозг контролирует брачное поведение.
Мочевой Система	Мочевыделительная система удаляет отходы и поддерживает водный баланс и химический баланс.	Мочевой пузырь, уретра, почка	Мочевой пузырь отправляет сенсорную информацию в мозг. Мозг контролирует мочеиспускание.
Покровная система	Покровная система снижает потери воды, содержит рецепторы, которые реагируют на прикосновения, регулируют температуру тела и защищают внутренняя часть тела от повреждений.	Кожа, волосы	Рецепторы в коже передают сенсорную информацию головной мозг. Вегетативная нервная система регулирует периферический кровоток и потовые железы. Нервы контролируют мышцы, связанные с волосяными фолликулами.

33.2 Первичные ткани животных — биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Описать эпителиальные ткани
• Обсудите различные типы соединительной ткани у животных
• Опишите три типа мышечной ткани
• Описать нервную ткань

Ткани многоклеточных сложных животных делятся на четыре основных типа: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные.Напомним, что ткани — это группы похожих клеток (клетки, выполняющие связанные функции). Эти ткани объединяются, образуя органы, такие как кожа или почки, которые выполняют определенные, специализированные функции в организме. Органы организованы в системы органов для выполнения функций; примеры включают систему кровообращения, которая состоит из сердца и кровеносных сосудов, и пищеварительную систему, состоящую из нескольких органов, включая желудок, кишечник, печень и поджелудочную железу. Системы органов объединяются, чтобы создать единый организм.

Эпителиальные ткани

Эпителиальные ткани покрывают внешние части органов и структур тела и выстилают просветы органов одним или несколькими слоями клеток. Типы эпителия классифицируются по форме присутствующих клеток и количеству слоев клеток. Эпителий, состоящий из одного слоя клеток, называется простым эпителием; эпителиальная ткань, состоящая из нескольких слоев, называется многослойным эпителием. В таблице 33.2 приведены различные типы эпителиальных тканей.

Различные типы эпителиальных тканей

Форма клетки	Описание	Расположение
плоскоклеточный	плоский, неправильной круглой формы	простой: альвеолы ​​легких, капилляры; стратифицированные: кожа, рот, влагалище
кубовидная	кубическая форма, центральное ядро ​​	железы, почечные канальцы
столбчатые	высокие, узкие, ядро ​​к основанию; высокий, узкий, ядро ​​вдоль клетки	простое: пищеварительный тракт; псевдостратифицированный: дыхательные пути
переходный	круглый, простой, но многослойный	мочевой пузырь

Стол 33.2

Плоский эпителий

Клетки плоского эпителия обычно круглые, плоские и имеют небольшое центрально расположенное ядро. Контур ячеек немного неправильный, и ячейки соединяются друг с другом, образуя покрытие или подкладку. Когда клетки расположены в один слой (простой эпителий), они способствуют диффузии в тканях, таких как области газообмена в легких и обмен питательными веществами и отходами в кровеносных капиллярах.

Фигура 33,7 Клетки плоского эпителия (а) имеют слегка неправильную форму и небольшое центрально расположенное ядро.Эти клетки могут быть расслоены на слои, как в (b) этот образец шейки матки человека. (кредит b: модификация работы Эда Усмана; данные шкалы от Мэтта Рассела)

На рис. 33.7a показан слой плоских клеток, мембраны которых соединены вместе, образуя эпителий. Изображение На рис. 33.7b показаны клетки плоского эпителия, расположенные в многослойных слоях, где требуется защита тела от внешнего истирания и повреждения. Это называется многослойным плоским эпителием и возникает на коже и в тканях, выстилающих рот и влагалище.

Кубовидный эпителий

Кубовидные эпителиальные клетки, показанные на рис. 33.8, имеют форму куба с одним центральным ядром. Чаще всего они находятся в одном слое, представляющем собой простой эпителий в железистых тканях по всему телу, где они подготавливают и секретируют железистый материал. Они также находятся в стенках канальцев и в протоках почек и печени.

Фигура 33,8 Простые кубовидные эпителиальные клетки выстилают канальцы в почках млекопитающих, где они участвуют в фильтрации крови.

Эпителия столбчатая

Столбчатые эпителиальные клетки выше, чем в ширину: они напоминают стопку столбиков в эпителиальном слое и чаще всего находятся в однослойном расположении. Ядра столбчатых эпителиальных клеток пищеварительного тракта выстроены в линию у основания клеток, как показано на рисунке 33.9. Эти клетки поглощают материал из просвета пищеварительного тракта и подготавливают его для поступления в организм через кровеносную и лимфатическую системы.

Фигура 33,9 Простые столбчатые эпителиальные клетки поглощают материал из пищеварительного тракта. Бокаловидные клетки выделяют слизь в просвет пищеварительного тракта.

Столбчатые эпителиальные клетки, выстилающие дыхательные пути, по-видимому, расслоены. Однако каждая клетка прикреплена к основной мембране ткани, и поэтому они являются простыми тканями. Ядра расположены на разных уровнях в слое клеток, создавая впечатление, что существует более одного слоя, как показано на Рисунке 33.10. Это называется псевдостратифицированным столбчатым эпителием. Это клеточное покрытие имеет реснички на апикальной или свободной поверхности клеток. Реснички усиливают перемещение слизи и захваченных частиц из дыхательных путей, помогая защитить систему от инвазивных микроорганизмов и вредных материалов, которые попали в организм. Бокаловидные клетки вкраплены в некоторых тканях (например, в слизистой оболочке трахеи). Бокаловидные клетки содержат слизь, которая улавливает раздражители, которые в случае трахеи не позволяют этим раздражителям попасть в легкие.

Фигура 33,10 Псевдостратифицированный столбчатый эпителий выстилает дыхательные пути. Они существуют в одном слое, но расположение ядер на разных уровнях создает впечатление, что существует более одного слоя. Бокаловидные клетки, расположенные между столбчатыми эпителиальными клетками, выделяют слизь в дыхательные пути.

Переходный эпителий

Переходные или уроэпителиальные клетки появляются только в мочевыводящей системе, прежде всего в мочевом пузыре и мочеточнике.Эти клетки расположены в многослойном слое, но они могут складываться друг на друга в расслабленном пустом мочевом пузыре, как показано на рисунке 33.11. По мере наполнения мочевого пузыря эпителиальный слой разворачивается и расширяется, удерживая объем введенной в него мочи. По мере наполнения мочевого пузыря он расширяется, а слизистая оболочка становится тоньше. Другими словами, ткань превращается из толстой в тонкую.

Визуальное соединение

Визуальное соединение

Фигура 33.11 Переходный эпителий мочевого пузыря претерпевает изменения толщины в зависимости от его наполнения.

Какое из следующих утверждений о типах эпителиальных клеток неверно?

1. Простые столбчатые эпителиальные клетки выстилают ткань легкого.
2. Простые кубовидные эпителиальные клетки участвуют в фильтрации крови в почках.
3. Псевдоструктурированные столбчатые эпитилии встречаются в одном слое, но расположение ядер заставляет думать, что присутствует более одного слоя.
4. Переходный эпителий изменяется по толщине в зависимости от того, насколько заполнен мочевой пузырь.

Соединительные ткани

Соединительные ткани состоят из матрицы, состоящей из живых клеток и неживого вещества, называемого основным веществом. Основное вещество состоит из органического вещества (обычно белка) и неорганического вещества (обычно минерала или воды). Основная клетка соединительной ткани — фибробласт. Эта клетка производит волокна почти во всех соединительных тканях.Фибробласты подвижны, способны проводить митоз и синтезировать любую соединительную ткань, которая необходима. Макрофаги, лимфоциты и, иногда, лейкоциты могут быть обнаружены в некоторых тканях. В некоторых тканях есть специализированные клетки, которых нет в других. Матрикс соединительной ткани придает ткани ее плотность. Когда соединительная ткань имеет высокую концентрацию клеток или волокон, она имеет пропорционально менее плотный матрикс.

Органическая часть или белковые волокна в соединительных тканях представляют собой коллагеновые, эластичные или ретикулярные волокна.Волокна коллагена придают ткани прочность, предотвращая ее разрыв или отделение от окружающих тканей. Эластичные волокна состоят из протеина эластина; это волокно может растягиваться на половину своей длины и возвращаться к своим первоначальным размеру и форме. Эластичные волокна придают тканям гибкость. Ретикулярные волокна — это третий тип белковых волокон, содержащихся в соединительных тканях. Это волокно состоит из тонких нитей коллагена, которые образуют сеть волокон, поддерживающих ткань и другие органы, с которыми оно связано.Различные типы соединительных тканей, типы клеток и волокон, из которых они состоят, а также расположение образцов тканей приведены в Таблице 33.3.

Соединительные ткани

Ткань	Ячейки	Волокна	Место нахождения
свободный / ареолярный	фибробласты, макрофаги, некоторые лимфоциты, некоторые нейтрофилы	несколько: коллагеновые, эластичные, ретикулярные	вокруг кровеносных сосудов; якоря эпителия
плотная волокнистая соединительная ткань	фибробласты, макрофаги	в основном коллаген	нестандартный: кожа; регулярные: сухожилия, связки
хрящ	хондроциты, хондробласты	гиалин: немного: коллагеновые волокна, хрящ: большое количество коллагена	скелет акулы, кости плода, человеческие уши, межпозвоночные диски
кость	остеобласты, остеоциты, остеокласты	некоторые: коллагеновые эластичные	скелеты позвоночных
жир	адипоцитов	несколько	жир (жир)
кровь	эритроциты, лейкоциты	нет	кровь

Стол 33.3

Свободная / ареолярная соединительная ткань

Рыхлая соединительная ткань, также называемая ареолярной соединительной тканью, содержит образцы всех компонентов соединительной ткани. Как показано на рис. 33.12, в рыхлой соединительной ткани есть фибробласты; макрофаги тоже присутствуют. Волокна коллагена относительно широкие и имеют светло-розовый цвет, тогда как эластичные волокна тонкие и окрашиваются в темно-синий или черный цвет. Пространство между форменными элементами ткани заполняется матрицей.Материал соединительной ткани придает ей рыхлую консистенцию, похожую на разорванный ватный диск. Рыхлая соединительная ткань находится вокруг каждого кровеносного сосуда и помогает удерживать сосуд на месте. Ткань также находится вокруг большинства органов тела и между ними. Таким образом, ареолярная ткань жесткая, но гибкая и состоит из мембран.

Фигура 33,12 Рыхлая соединительная ткань состоит из рыхлых коллагеновых и эластичных волокон. Волокна и другие компоненты матрикса соединительной ткани секретируются фибробластами.

Волокнистая соединительная ткань

Волокнистые соединительные ткани содержат большое количество коллагеновых волокон и мало клеток или матриксного материала. Волокна могут быть расположены нерегулярно или регулярно с параллельными прядями. Неправильно расположенные волокнистые соединительные ткани находятся в областях тела, где напряжение возникает со всех сторон, таких как дерма кожи. Обычная волокнистая соединительная ткань, показанная на рисунке 33.13, находится в сухожилиях (которые соединяют мышцы с костями) и связках (которые соединяют кости с костями).

Фигура 33,13 Волокнистая соединительная ткань сухожилия состоит из параллельных прядей коллагеновых волокон.

Хрящ

Хрящ — это соединительная ткань с большим количеством матрикса и различным количеством волокон. Клетки, называемые хондроцитами, составляют матрицу и волокна ткани. Хондроциты находятся в промежутках внутри ткани, называемых лакунами.

Хрящ с небольшим количеством коллагена и эластичных волокон — это гиалиновый хрящ, показанный на рисунке 33.14. Лакуны беспорядочно разбросаны по ткани, и матрица приобретает молочный или потертый вид с обычными гистологическими окрашиваниями. У акул хрящевой скелет, как и у почти всего человеческого скелета на определенной стадии предродового развития. Остаток этого хряща сохраняется во внешней части человеческого носа. Гиалиновый хрящ также находится на концах длинных костей, уменьшая трение и смягчая суставы этих костей.

Фигура 33.14 Гиалиновый хрящ состоит из матрицы, в которую встроены клетки, называемые хондроцитами. Хондроциты существуют в полостях матрикса, называемых лакунами.

Эластичный хрящ имеет большое количество эластичных волокон, придающих ему огромную гибкость. Уши большинства позвоночных животных содержат этот хрящ, как и части гортани или голосовой ящик. Фиброхрящ содержит большое количество коллагеновых волокон, придающих ткани огромную прочность. Фиброхрящи включают межпозвоночные диски у позвоночных животных.Гиалиновый хрящ, обнаруженный в подвижных суставах, таких как колено и плечо, повреждается в результате возраста или травмы. Поврежденный гиалиновый хрящ заменяется волокнистым хрящом, в результате чего суставы становятся «жесткими».

Кость

Кость, или костная ткань, представляет собой соединительную ткань, которая имеет большое количество двух различных типов матричного материала. Органический матрикс похож на матричный материал, содержащийся в других соединительных тканях, включая некоторое количество коллагена и эластичных волокон.Это придает ткани прочность и гибкость. Неорганический матрикс состоит из минеральных солей, в основном солей кальция, которые придают ткани твердость. Без адекватного органического материала в матрице ткань разрывается; без адекватного неорганического материала в матрице ткань изгибается.

В кости есть три типа клеток: остеобласты, остеоциты и остеокласты. Остеобласты активны в создании кости для роста и ремоделирования. Остеобласты откладывают костный материал в матрицу, и после того, как матрица окружает их, они продолжают жить, но в пониженном метаболическом состоянии в виде остеоцитов.Остеоциты находятся в лакунах кости. Остеокласты активны в разрушении костей для их ремоделирования и обеспечивают доступ к кальцию, хранящемуся в тканях. Остеокласты обычно находятся на поверхности ткани.

Кости можно разделить на два типа: плотные и губчатые. Компактная кость находится в стержне (или диафизе) длинной кости и на поверхности плоских костей, а губчатая кость находится в конце (или эпифизе) длинной кости. Компактная кость организована в субъединицы, называемые остеонами, как показано на рисунке 33.15. Кровеносный сосуд и нерв находятся в центре структуры внутри гаверсовского канала, с радиальными кругами лакуны вокруг него, известными как ламели. Волнистые линии между лакунами — это микроканалы, называемые canaliculi; они соединяют лакуны, чтобы способствовать диффузии между клетками. Губчатая кость состоит из крошечных пластинок, называемых трабекулами; эти пластины служат подпорками для придания прочности губчатой ​​кости. Со временем эти пластины могут сломаться, из-за чего кость станет менее упругой. Костная ткань образует внутренний скелет позвоночных животных, обеспечивая структуру животного и точки прикрепления сухожилий.

Фигура 33,15 (а) Компактная кость — это плотный матрикс на внешней поверхности кости. Губчатая кость внутри компактной кости пористая с сетчатыми трабекулами. (б) Компактная кость состоит из колец, называемых остеонами. Кровеносные сосуды, нервы и лимфатические сосуды находятся в центральном гаверсовском канале. Кольца из ламелей окружают Гаверсский канал. Между ламелями расположены полости, называемые лакунами. Каналикулы — это микроканалы, соединяющие лакуны вместе. (c) Остеобласты окружают кость снаружи.Остеокласты проделывают туннели в кости, а остеоциты находятся в лакунах.

Жировая ткань

Жировая ткань или жировая ткань считается соединительной тканью, даже если она не имеет фибробластов или настоящего матрикса и имеет только несколько волокон. Жировая ткань состоит из клеток, называемых адипоцитами, которые собирают и хранят жир в форме триглицеридов для энергетического обмена. Жировая ткань дополнительно служит изоляцией, помогая поддерживать температуру тела, позволяя животным быть эндотермической, и действует как амортизатор от повреждений органов тела.Под микроскопом клетки жировой ткани кажутся пустыми из-за экстракции жира во время обработки материала для просмотра, как показано на рисунке 33.16. Тонкие линии на изображении — это клеточные мембраны, а ядра — это маленькие черные точки по краям клеток.

Фигура 33,16 Жировая ткань — это соединительная ткань, состоящая из клеток, называемых адипоцитами. Адипоциты имеют небольшие ядра, локализованные по краю клетки.

Кровь

Кровь считается соединительной тканью, потому что у нее есть матрица, как показано на рисунке 33.17. Типы живых клеток — это красные кровяные тельца (RBC), также называемые эритроцитами, и лейкоциты (WBC), также называемые лейкоцитами. Жидкая часть цельной крови, ее матрица, обычно называется плазмой.

Фигура 33,17 Кровь — это соединительная ткань, которая имеет жидкий матрикс, называемый плазмой, и не имеет волокон. Эритроциты (красные кровяные тельца), преобладающий тип клеток, участвуют в переносе кислорода и углекислого газа. Также присутствуют различные лейкоциты (белые кровяные тельца), участвующие в иммунном ответе.

Клетка, которая содержится в крови в наибольшем количестве, — это эритроцит. В образце крови эритроциты измеряются миллионами: среднее количество эритроцитов у приматов составляет от 4,7 до 5,5 миллионов клеток на микролитр. Эритроциты всегда одного и того же размера у разных видов, но различаются по размеру. Например, средний диаметр эритроцитов приматов составляет 7,5 мкл, у собаки — около 7,0 мкл, а диаметр эритроцитов кошки — 5,9 мкл. Эритроциты у овец еще меньше — 4.6 мкл. Эритроциты млекопитающих теряют свои ядра и митохондрии, когда они высвобождаются из костного мозга, в котором они образовались. Эритроциты рыб, земноводных и птиц поддерживают свои ядра и митохондрии на протяжении всей жизни клетки. Основная задача эритроцита — переносить кислород в ткани.

Лейкоциты — это преобладающие белые кровяные тельца, обнаруженные в периферической крови. Лейкоциты в крови подсчитываются тысячами с измерениями, выраженными в виде диапазонов: количество приматов колеблется от 4800 до 10800 клеток на мкл, собак от 5600 до 19 200 клеток на мкл, кошек от 8000 до 25000 клеток на мкл, крупного рогатого скота от 4000 до 12000 клеток. на мкл, а свиньи от 11000 до 22000 клеток на мкл.

Лимфоциты функционируют в первую очередь в иммунном ответе на чужеродные антигены или материал. Различные типы лимфоцитов вырабатывают антитела, адаптированные к чужеродным антигенам, и контролируют выработку этих антител. Нейтрофилы — это фагоцитарные клетки, и они участвуют в одной из первых линий защиты от микробных захватчиков, помогая удалять бактерии, попавшие в организм. Другой лейкоцит, обнаруживаемый в периферической крови, — это моноцит. Моноциты дают начало фагоцитарным макрофагам, которые очищают мертвые и поврежденные клетки в организме, независимо от того, являются ли они чужеродными или взятыми из животного-хозяина.Два дополнительных лейкоцита в крови — это эозинофилы и базофилы — оба помогают облегчить воспалительную реакцию.

Слегка зернистый материал среди клеток представляет собой цитоплазматический фрагмент клетки костного мозга. Это называется тромбоцитом или тромбоцитом. Тромбоциты участвуют в стадиях, ведущих к свертыванию крови, чтобы остановить кровотечение через поврежденные кровеносные сосуды. Кровь выполняет ряд функций, но в первую очередь она транспортирует материал по телу, доставляя питательные вещества к клеткам и удаляя из них отходы.

Мышечные ткани

В телах животных есть три типа мышц: гладкие, скелетные и сердечные. Они различаются наличием или отсутствием полосок или полос, количеством и расположением ядер, независимо от того, контролируются ли они добровольно или непроизвольно, а также их расположением в теле. Таблица 33.4 суммирует эти различия.

Типы мышц

Тип мышц	Штрихи	Ядра	Контроль	Место нахождения
гладкий	нет	одноместный, в центре	принудительное	внутренние органы
скелет	да	много, на периферии	добровольное	скелетные мышцы
сердечный	да	одноместный, по центру	принудительное	сердце

Стол 33.4

Гладкие мышцы

Гладкая мышца не имеет бороздок в клетках. Он имеет одно ядро, расположенное в центре, как показано на рис. 33.18. Сокращение гладкой мускулатуры происходит под непроизвольным контролем вегетативной нервной системы и в ответ на местные условия в тканях. Гладкую мышечную ткань также называют без поперечно-полосатой, поскольку в ней отсутствует полосатая форма скелетных и сердечных мышц. Стенки кровеносных сосудов, трубок пищеварительной системы и трубок репродуктивной системы состоят в основном из гладких мышц.

Фигура 33,18 Клетки гладкой мускулатуры не имеют бороздок, в отличие от клеток скелетных мышц. Клетки сердечной мышцы имеют бороздки, но, в отличие от многоядерных скелетных клеток, имеют только одно ядро. Ткань сердечной мышцы также имеет вставочные диски, специализированные области, проходящие вдоль плазматической мембраны, которые соединяются с соседними клетками сердечной мышцы и помогают передавать электрический импульс от клетки к клетке.

Скелетные мышцы

Скелетная мышца имеет поперечные полосы, вызванные расположением сократительных белков актина и миозина.Эти мышечные клетки относительно длинные и имеют несколько ядер по краю клетки. Скелетные мышцы находятся под произвольным контролем соматической нервной системы и находятся в мышцах, которые перемещают кости. Рисунок 33.18 иллюстрирует гистологию скелетных мышц.

Сердечная мышца

Сердечная мышца, показанная на рисунке 33.18, находится только в сердце. Подобно скелетной мышце, она имеет поперечные бороздки в клетках, но сердечная мышца имеет одно ядро, расположенное в центре. Сердечная мышца не находится под произвольным контролем, но на нее может влиять вегетативная нервная система, ускоряя или замедляя ее.Дополнительной особенностью клеток сердечной мышцы является линия, которая проходит вдоль конца клетки, когда она примыкает к следующей сердечной клетке в ряду. Эта линия называется вставным диском: она помогает эффективно передавать электрический импульс от одной клетки к другой и поддерживает прочную связь между соседними сердечными клетками.

Нервные ткани

Нервные ткани состоят из клеток, специализирующихся на приеме и передаче электрических импульсов от определенных участков тела и отправке их в определенные участки тела.Основной клеткой нервной системы является нейрон, показанный на рисунке 33.19. Большая структура с центральным ядром — это клеточное тело нейрона. Проекции тела клетки — это либо дендриты, специализирующиеся на приеме входных данных, либо отдельный аксон, специализирующийся на передаче импульсов. Также показаны некоторые глиальные клетки. Астроциты регулируют химическую среду нервной клетки, а олигодендроциты изолируют аксон, поэтому электрический нервный импульс передается более эффективно. Другие глиальные клетки, которые не показаны, поддерживают потребности нейрона в питании и отходах.Некоторые глиальные клетки фагоцитируют и удаляют остатки или поврежденные клетки из ткани. Нерв состоит из нейронов и глиальных клеток.

Фигура 33,19 У нейрона есть проекции, называемые дендритами, которые принимают сигналы, и проекции, называемые аксонами, которые посылают сигналы. Также показаны два типа глиальных клеток: астроциты регулируют химическую среду нервной клетки, а олигодендроциты изолируют аксон, поэтому электрический нервный импульс передается более эффективно.

Ссылка на обучение

Ссылка на обучение

Щелкните интерактивный обзор, чтобы узнать больше об эпителиальных тканях.

Карьера Связь

Карьерные связи

Патолог Патолог — это врач или ветеринар, специализирующийся на лабораторном обнаружении заболеваний у животных, включая человека. Эти специалисты заканчивают медицинское образование, а затем проходят обучение в аспирантуре в медицинском центре.Патолог может наблюдать за клиническими лабораториями для оценки тканей тела и образцов крови для выявления заболеваний или инфекций. Они исследуют образцы тканей под микроскопом, чтобы выявить рак и другие заболевания. Некоторые патологоанатомы проводят вскрытие, чтобы определить причину смерти и прогрессирование болезни.

Эффективная педагогическая стратегия содействия активному обучению и образованию в области STEM

Человеческое тело — это замечательная биологическая машина, поддерживаемая взаимозависимыми системами организма и организованными биохимическими реакциями.Эволюция воздействовала на людей на протяжении сотен тысяч лет, однако нынешние темпы технологических и социальных изменений радикально повлияли на наш образ жизни и выявили возможные человеческие слабости. Это поднимает вопрос, можно ли улучшить работу природы. Мы предлагаем двусторонние взгляды в качестве обоснования необходимости изменения человеческого тела. Затем мы описываем педагогическую стратегию, с помощью которой студенты изучают морфологические и анатомические структуры и физиологические функции систем человеческого тела и их соответствующих органов и частей.Студенты выбирают свою любимую систему или орган для перепроектирования, чтобы оптимизировать эффективность анатомической структурной, физиологической функции и / или эстетической и функциональной морфологии; редизайн, который может привести, например, к снижению риска диабета, сердечного приступа и / или инсульта. Благодаря групповой работе и взаимодействию (студенческие группы соревнуются за престижную «внутреннюю» патентную награду) студенты активно участвуют в процессе обучения, чтобы понять роль дизайна в эффективности, функциональности и уязвимости системы человеческого организма к болезням. .

1. Введение

Чтобы сохранить нам жизнь и жизнь, человеческое тело на протяжении всей жизни выполняет миллионы сложных функций. Например, всего за 60 секунд человеческое тело делает 15 вдохов, его сердце бьется 70 раз, его слезные протоки увлажняют глаза 25 раз, его мозг проводит шесть миллионов химических реакций, его костный мозг производит 180 миллионов клеток крови, его кожа линяет. 10 000 частиц кожи и около 300 миллионов ее клеток погибают и / или замещаются [1, 2]. Кроме того, человеческому организму удается «извлекать комплексные ресурсы, необходимые для выживания, несмотря на резко меняющиеся условия, и в то же время отфильтровывать множество токсинов» [3, 5].

Но, как спросили Нессе и Уильямс [5]:

Почему в теле такого изысканного дизайна есть тысяча изъянов и слабостей, которые делают нас уязвимыми для болезней? Если эволюция путем естественного отбора может формировать сложные механизмы, такие как глаз, сердце и мозг, почему она не сформировала способы предотвращения близорукости, сердечных приступов и болезни Альцгеймера? Если наша иммунная система может распознавать и атаковать миллион чужеродных белков, почему мы все еще болеем пневмонией? Если спираль ДНК может надежно закодировать планы взрослого организма с десятью триллионами специализированных клеток, каждая на своем месте, почему мы не можем вырастить замену поврежденному пальцу? Если мы можем прожить сотню лет, почему не двести? (стр.3)

Ричард Докинз [4] утверждает в своей хорошо читаемой книге величайшее шоу на земле , что животные кажутся элегантно спроектированными, как будто они следуют чертежам инженера. Но когда животное открывается на столе для препарирования, это больше похоже на беспорядок, чем на архитектурный замысел. В качестве поучительного обучающего упражнения Докинз предлагает реконструировать артерии, выходящие из сердца: «Я полагаю, что результатом будет что-то вроде выхлопного коллектора автомобиля… вместо беспорядочного беспорядка, который мы на самом деле видим, когда открываем настоящий сундук» ( п.370-371).

Поскольку большая часть того, что мы считаем человеческими способностями или интеллектом, проистекает из того, как устроено тело, а не из-за большого размера нашего мозга [10], в этой педагогической стратегии обучения студенты исследуют человеческое тело, изучая морфологические и анатомические структуры, а также физиологические функции систем организма человека, его органов и частей. Затем они выбирают свою собственную «любимую» систему тела, орган и / или часть системы для перепроектирования, чтобы оптимизировать эффективность анатомической структуры, физиологических функций и / или эстетической и функциональной морфологии.Посредством групповой работы и взаимодействия учащиеся активно участвуют в учебном процессе, чтобы (1) узнать о человеческом теле от клеточного уровня до уровня органов и всей системы, (2) понять роль дизайна в эффективности и функциональности система человеческого тела, (3) улавливать и сохранять новую информацию, и (4) применять то, что было изучено в различных ситуациях.

2. Человеческое тело

Человеческое тело — это замечательная биологическая машина, которая поддерживается и поддерживается хорошо структурированными и взаимозависимыми системами организма и их уникальными органами, каждый из которых по-разному способствует биологическому, физическому, умственному и эмоциональному развитию. здоровье человека.В нем около ста триллионов клеток, 60 миль кровеносных сосудов, трехфунтовый мозг с 50-100 миллиардами нервных клеток и удивительной способностью к мышлению, а также 2,5 миллиарда сердечных сокращений за время жизни в 75 лет, и это лишь некоторые из них. уникальные характеристики [2]. Однако, несмотря на то, что тысячи лет эволюции адаптировали человеческое тело к жизни на Земле, были подняты вопросы относительно того, можно ли улучшить человеческое тело, чтобы оно отвечало, например, новым вызовам, связанным с последствиями нынешней окружающей среды и окружающей среды. образ жизни [11].Это факт, что человеческое тело представляет собой чудо сложности не только в целом, но и на других уровнях организации, включая системы организма, органы, ткани и клетки. Также фактом является то, что человеческое тело «художественно красиво и достойно всех чудес и изумлений, которые оно вызывает» [12]. Но, как указал Джон Лонг [10] в своей недавней книге, Устройства Дарвина , эволюция не происходит. всегда способствует лучшему дизайну. Например, с точки зрения инженера, «это сложная сеть костей, мышц, сухожилий, клапанов и суставов, которые прямо аналогичны ошибочным шкивам, насосам, рычагам и шарнирам в машинах» [12] .Кроме того, он также не совсем эффективен, когда дело касается функционирования и механизмов энергосбережения из-за внутреннего дизайна нескольких частей, отсутствия функционального назначения в некоторых из его частей и / или неподходящего расположения ряда его частей или избыточности части. Например, известно, что близость к источнику топлива является фундаментальным принципом эффективного промышленного дизайна, но, тем не менее, многие важные органы человеческого тела расположены далеко от основного источника топливной энергии, например, в случае мозга и человеческого тела. сердце [13].Другой пример: если ресурсы (например, кальций) для создания наших зубов идут на создание меньшего количества зубов, скажем, 21 вместо 32, у людей может быть меньше проблем с кариесом и разрушенных зубов из-за инфекции, вызванной мутантной бактерией Streptococcus . [14]. Остальной кальций можно использовать для поддержки костей и уменьшения переломов костей, которые являются серьезной проблемой для многих пожилых людей. Кроме того, как теперь понимается, многие части человеческого тела обладают ограниченной способностью к регенерации, что означает, что они имеют ограниченную способность к репликации и / или самовосстановлению посредством деления клеток.

На протяжении всей истории люди восхваляли человеческое тело как шедевр природы, а также предлагали несколько улучшений по разным причинам и проблемам. Например, более 45 лет назад Лестер Дэвид [13] опросил группу ученых, инженеров, дизайнеров и художников, чтобы узнать, что они могут предложить для улучшения человеческого тела. Он опубликовал свое исследование в статье под названием « Наука изменяет дизайн человеческого тела » в 1956 году в журнале Modern Mechanix Illustrated Journal. Ссылаясь на Джорджа М.Роуленд-младший, один из бывших президентов Burdick-Rowland Associates, известной в то время в стране фирмы промышленных дизайнеров, Дэвид [13] писал, что

«С точки зрения дизайнера, я не вижу причин для разъединенный позвоночник. Почему бы не заключить позвоночник в трубку из полугибкого хряща? Таким образом, позвоночник человека будет сплошной колонной со значительно увеличенной нагрузочной способностью. Кроме того, жизненно важные нервы позвоночника будут лучше защищены от травм.Человек не смог бы крутиться и поворачиваться, как сейчас, но полугибкость цилиндра позволила бы достаточно изгибаться для любых обычных целей ». [13, с. 53]

Г-н Роуленд также спросил: «Разве мозг не может быть расположен в грудной полости, рядом с сердцем, а не в голове? Есть еще один фактор — если бы мозг находился в грудной клетке, он был бы гораздо менее уязвим для травм »[13, с. 53]. Хотя это интересная идея, она, вероятно, слишком далеко от наших органов чувств, чтобы «работать».

Редизайн человеческого тела также был предметом выступления Рэя Курцвейла на конференции «Будущее жизни» журнала Time в 2003 году. В этом выступлении и в статье с тем же названием он обсудил свое видение версии 2.0 человеческого тела. Он объяснил, что наши тела эволюционировали в совсем другую эпоху, в разных условиях окружающей среды. Например,

Наши пищеварительные процессы, в частности, оптимизированы для ситуации, которая кардинально отличается от той, в которой мы оказались.Для большей части нашего биологического наследия была высокая вероятность того, что следующий сезон кормодобывания или охоты (а в течение короткого, относительно недавнего периода, следующий сезон посадки) может быть катастрофически скудным. Так что нашему телу было разумно удерживать все возможные калории. Сегодня эта биологическая стратегия крайне контрпродуктивна. Наши устаревшие метаболические программы лежат в основе нашей современной эпидемии ожирения и подпитывают патологические процессы дегенеративных заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца и диабет II типа….По мере того, как мы изучаем принципы работы человеческого тела и мозга, мы скоро сможем разрабатывать гораздо более совершенные системы, которые будут более приятными, прослужат дольше и будут работать лучше, не подверженные поломкам, болезням и т. Д. старение. [3, разделы 6 и 9]

Человеческое тело также было темой ряда радио- и телешоу и программ, таких как Science Channel, National Geographic Channel и Discovery Channel, и это лишь некоторые из них.Например, в 2008 году канал Science Channel сообщил о «10 самых бесполезных частях тела», задав вопрос, действительно ли может существовать бесполезный орган? Он даже предложил своим зрителям опрос, чтобы проверить их собственные знания, попросив их назвать десять самых бесполезных частей тела. Science Channel предоставил следующий список бесполезных частей тела: мужские соски, аппендикс, зубы мудрости, мышцы arrector pili, копчик, миндалины, аденоиды, пазухи, волосы на теле и Plica semilunaris. На самом деле это остатки эволюции, которые у многих живых видов рассматриваются как признаки более раннего образа жизни, включая физические особенности, внутренние процессы и аспекты поведения [15].

Хотя Science Channel может объявить определенные органы бесполезными, важно отметить, что «бесполезный» не обязательно означает то же самое, что и след эволюции. Реликвия — это след чего-то, что существовало много поколений назад. Что-то может быть полезно и все еще остается следом, пока польза значительно уменьшается. Например, соски у мужчин не являются следом, поскольку они не появлялись у предков, у которых были функциональные мужские соски. С другой стороны, волосы на теле человека, которые являются пережитком, не бесполезны, потому что, как известно, они помогают в обнаружении эктопаразитов.Таким образом, учащиеся должны знать, откуда поступает их информация. Они должны знать разницу между первичными (исходными) и вторичными источниками информации, и что Science Channel, скорее всего, предоставляет вторичную информацию через свои программы.

Но все же это вызывает вопросы, например, почему они все еще существуют, если у них нет, как некоторые полагают, более важных функций для человеческого тела? Сможем ли мы выжить без их физического присутствия как части человеческого тела? Поскольку некоторые эволюционные процессы протекают медленно и требуют времени, неужели эти части уже уходят, и мы просто не можем этого распознать? Почему эволюционные процессы не устранили их к настоящему времени или физиологически не включили их, чтобы принести пользу другим частям человеческого тела? или, возможно, потому, что мы еще не знаем их основной функции, мы должны предположить, что у них ее нет? (Хотя такое предположение было бы очень нехарактерным для научного мышления.

Изменение человеческого тела также было темой научной программы BBC Radio 4 FM, которая транслировалась в период с января по июль 2006 года. В восьми аудиоэпизодах Лен Фишер задавался вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать себя ( см. Приложение A). Лен Фишер интересовался почти всем, что есть в человеческом теле и на нем, включая кожу, в которой мы находимся, и кишки, которые у нас есть. Фишер спросил, может ли наука придумать что-то лучшее, например, запасную пару рук, глаза на затылке или суперслышание, зрение и прикосновение.Но как добавление «запасных частей тела» повлияет на другие органы и системы организма, например, на мозг?

Люди были очарованы человеческим телом в течение многих лет и обдумывали множество способов его улучшения и изменения. В конце концов, как утверждают Нессе и Уильямс [5] в своей книге, , почему мы болеем, в теле такого изысканного дизайна, все еще существует тысяча недостатков и слабостей, которые делают нас уязвимыми перед болезнями и мешают нам легко жить. более ста лет.Это заставляет нас задать следующий вопрос: если бы вы могли изменить дизайн человеческого тела, что бы вы изменили? Это то, что делает «изменение человеческого тела» стоящим учебным занятием. Он предлагает студентам ответить на вопрос, который является одновременно личным и актуальным, позволяя студентам установить связь между предметом и своим собственным опытом, помогая студентам получить более глубокое понимание человеческого тела. Устанавливая соответствующие связи, сравнивая различные точки зрения, исследуя причинно-следственную связь и задавая сложные вопросы, учащиеся мотивируются на участие в процессе обучения.Как утверждают Бойлс и Контадино [16], «академическая борьба начинается, когда у студентов нет крючков, с помощью которых можно связать предоставленную информацию с их собственным опытом и сильными сторонами» (стр. 35). Тем не менее, при «изменении конструкции человеческого тела» все студенты имеют необходимые предварительные знания о человеческом теле (в конце концов, все они обладают телом и испытали на себе преимущества и проблемы, которые с ними связаны) и могут использовать полученную информацию. учатся.

Это также полезное занятие, потому что оно высвобождает мысли и воображение учащихся.Это позволяет им применять то, что они узнали о человеческом теле, и предлагать хорошо продуманные конструкции и эффективные решения для достижения потенциально оптимальной эффективности и функциональности для выбранной ими системы или органа. Применяя свои знания о человеческом теле в новой ситуации, они участвуют во всех областях обучения Маккормака и Ягера [9], от приобретения знаний до применения и связи (см. Приложение B).

3. Учебное задание

Цель этого учебного задания — помочь учащимся понять цель дизайна, взаимосвязь дизайна и функции, а также то, как изменение конструкции данной части, органа или системы тела может повлиять на эффективность этой конкретной части, а также всей системы и всего живого тела.Биологический дизайн играет жизненно важную роль в выживании живого организма и поддержании гомеостаза на протяжении всей жизни человека (и, возможно, играет роль в выживании вида). Кроме того, мы хотим, чтобы учащиеся осознали, что в отличие от дизайна человека, эволюция, которая представляет собой постепенный процесс химических и физических изменений, «никогда не начинается с полностью пустой чертежной доски, а [вместо этого работает] путем изменения уже существующих вещей» ([ 15], стр. 10), поэтому эволюция не всегда способствует лучшему дизайну [10].Это просто потому, что, как утверждает Докинз [4], эволюция — это генетически контролируемое изменение программы развития данного живого существа.

Вторая цель — активно вовлекать студентов в групповую работу и взаимодействие не только для достижения большей глубины понимания, но также для сохранения новой информации и применения того, что было изучено, в другой ситуации, а именно: выбранная система или орган человеческого тела. Как утверждал Хоутон [17], глубокое обучение, которое способствует пониманию и применению в жизни, включает связывание новых идей с уже известными концепциями и принципами.Это приводит к прочному пониманию и сохранению усвоенных концепций, чтобы их можно было использовать для решения проблем в незнакомом контексте или для оценки потенциальных решений сложных проблем.

Для начала студенты объединяются в группы и получают задание по изменению конструкции части тела, органа или системы тела с целью получения патента на свою конструкцию. Дизайн каждой команды оценивается командой «патентных судей», которые определяют победивший дизайн. Каждой группе предлагается (i) выбрать одну из 11 систем человеческого тела для исследования и изучения, (ii) определить и описать в письменной форме морфологическую и анатомическую структуру, а также механическую и физиологическую функцию данной выбранной системы и ее основных органов и частей, учащиеся должны (i) включить описание конкретной функции всей системы, а также каждого органа и части внутри системы, (ii) определить взаимосвязь внутри структуры, (iii) использовать, заполнить и отправить Таблицу 1 в качестве сводного информационного бюллетеня. Кроме того, студентов затем просят: (i) определить часть, орган или систему всего тела для изучения и перепроектирования, (ii) разработать убедительный аргумент в пользу того, что их перепроектирование лучше и более эффективен для достижения своего основного функционального назначения.(Учащиеся используют таблицы 2 и 4, чтобы помочь им систематизировать информацию о сравнении и построении первоначального дизайна и изменения дизайна выбранной системы тела, органа или части.)

9 0276 Система тела Основная функция Общие типы системы тела Примечания Органы Ткани Клетки Имя Расположение Функция Имя Расположение 9027 Расположение Функция (1) Сердечно-сосудистая система система (3) Эндокринная система (4) Покровная система (5) Лимфатическая система 9027 9027 (6) Мышечная система (7) Нервная система (8) 9027 9027 9027 9027 9027 Дыхательная система 9027 (9) Репродуктивная система 9027 (11) Мочевыводящая система 2. Во время презентации (1) Члены каждой группы по очереди представляют классу свои измененные выбранные части, органы или системы тела. Оценочная комиссия / судья опрашивает каждую группу. Учащиеся в классе могут задать до трех вопросов после того, как группа завершит свою презентацию. Кроме того, члены каждой группы обращают внимание на все задаваемые вопросы. (2) После того, как все группы закончат представление своих дел, члены оценочной комиссии (судьи) могут задать дополнительные вопросы всем группам.Студенты также могут задавать вопросы, которые члены оценочной комиссии должны рассмотреть в своем окончательном решении и решении о присуждении награды за повторный дизайн данной группе. (3) Члены оценочной комиссии ждут до следующего собрания класса, прежде чем поделиться своим окончательным решением с группами. В течение этого времени, и если в школе есть место, плакаты, иллюстрации, стихи и т. Д.) Могут быть доступны для просмотра всем учащимся. 4.3. После презентации (1) Принимая окончательное решение, члены оценочной комиссии принимают во внимание следующее.(a) Академическое качество и целостность письменной работы, устной презентации, иллюстрации плаката и / или любых дополнительных средств, используемых учащимися, чтобы помочь им передать свое сообщение и продемонстрировать важность их переделки. (b ) Использование соответствующих научных концепций и принципов при изменении дизайна выбранной части, а также точная интерпретация научных концепций, принципов и терминологии. Кроме того, использование оригинального дизайна в качестве основы для перепроектирования (Таблицы 2 и 4).(c) Проведение презентаций, формулировка их аргументов, демонстрация взаимосвязи между дизайном, структурой и функцией, а также личное участие и вовлеченность человека во время презентации и обсуждения в классе. (d) Тип и качество презентации. вопросы, которые задают в процессе. Кроме того, качество ответов групп на заданные им вопросы. (Учителя и инструкторы могут видеть у Шерифа и др. [19] полезные инструменты и методы, которые можно использовать для мониторинга уровня когнитивной вовлеченности членов данной группы во время занятия, а также для записи типа задаваемых вопросов. задаваемые членами группы, релевантность вопросов предмету обсуждения и обсуждаемому вопросу, а также записывать количество вопросов, задаваемых членами одной группы другим группам.) (2) Каждой группе дается 2-3 минуты, чтобы еще раз обратиться к комитету, прежде чем члены оценочной комиссии зачитают окончательное решение. В этом коротком заключительном замечании группы должны иметь письменное заявление, которое можно прочесть, чтобы поддержать их случай редизайна и запрос на патентную премию за редизайн, основанный на значительном улучшении, сделанном в их редизайне, а также академической точности в их предложение. (3) После того, как все группы представят свои заключительные замечания, представитель оценочной комиссии зачитывает и защищает окончательное решение комиссии.Члены оценочного комитета предоставляют каждой группе копию таблицы 5, в которой представлено окончательное решение комитета. (4) Инструктор класса должен закрепить концепции дизайна, патента (авторского права), взаимосвязи дизайна, структуры и функции, а также роли, которую гомеостаз играет в данной системе организма, чтобы работать эффективно. (Если или когда появится червеобразный отросток, инструктор может провести очень интересную дискуссию.) В эволюционном смысле инструктор может прокомментировать, что когда-то это было чрезвычайно важно, а теперь является рудиментарным, но все же это не бесполезно просто потому, что что-то могло быть полезным и все еще оставаться следом, пока польза значительно уменьшилась. 5. Вопросы для обсуждения Следующие вопросы можно использовать в этом учебном упражнении, чтобы вызвать обсуждение и вовлечь учащихся в критическое мышление. Дополнительные важные вопросы для обсуждения, способствующие развитию у учащихся глубокого мышления и размышлений о том, что они узнали и поняли в ходе занятия, можно увидеть в Приложении C. (1) Обсудите вклад выбранной вами системы организма в общие системы организма, а также в каждая индивидуальная система организма.(2) Объясните, как предлагаемое вами усовершенствование дизайна помогает выявить распространенные случаи данного расстройства и / или заболевания. (3) Какой орган (или органы) в организме взрослого человека способен к естественной регенерации в той степени, в которой живой человек может пожертвовать часть этого органа кому-то другому, и в течение нескольких недель две части этого органа регенерируют в функционирующие органы почти нормального размера? (4) Какие органы в теле взрослого человека способны восстанавливать себя после незначительной травмы ? (5) Почему так важно исследование стволовых клеток? Каковы различия / сходства между эмбриональными и соматическими стволовыми клетками? Что такое трансплантация тканей? Являются ли эти две техники частью вашего плана редизайна? Почему или почему нет? (6) Если вы хотите, чтобы ваш редизайн стал реальностью и появлялся поколение за поколением, с какого уровня вы начинаете свой редизайн: молекулярный (ДНК) уровень, уровень эмбрионального развития, уровень детства, взрослость уровень? Объяснять.(7) Недавно сообщалось, что китайские исследователи смогли регенерировать кожу после глубоких ожогов без использования трансплантации тканей. Какую роль могут сыграть исследования и технологии стволовых клеток в регенерации тканей, органов и частей человеческого тела? (8) Опираясь на обширное накопление этого типа знаний, биологи надеются сделать реальностью регенерацию конечностей, а также других частей и / или органов человеческого тела. Проведите исследование библиотеки, а затем обсудите, лучше ли регенерация, чем реконструкция выбранной части, органа или системы тела.(9) На протяжении веков было известно, что простых животных, таких как черви и морские звезды, можно легко клонировать, разрезав их пополам. Однако для высших животных этот метод не работает из-за клеточной специализации. Проведите библиотечное исследование, чтобы узнать, как ученые преодолевают это препятствие при клонировании высших животных. (10) Хотя в настоящее время ничто не может остановить процесс старения, когда дело доходит до продолжительности жизни человека, какой процент старения объясняется ДНК и какой процент объясняется поведением и образом жизни данного человека? Объяснять.(11) Многие исследователи старения предпочитают использовать термин «продолжительность здорового образа жизни» вместо «продолжительность жизни» и «ожидаемая продолжительность активной жизни» вместо «ожидаемая продолжительность жизни». Проведите библиотечное исследование, а затем объясните значение каждого термина и преимущества использования одного термина перед другим. (12) Попросите своих учеников ответить на следующий вопрос: (а) Какой тип тела вы должны иметь, чтобы дожить до 100 лет? ( б) Дайте им 20 минут на выполнение задания. (c) Обсудите их ответы в классе. Затем поделитесь с ними следующим. Вам нужно короткое и приземистое тело с опущенными плечами, согнутыми назад коленями, острыми ушами и массивными мускулами. Другими словами, гномское существо, которое могло бы получить идеальную 10 баллов по механике и ноль по глэму. [Этот тип тела может не вызывать у вас романтики, но] по крайней мере, это видение трех ведущих исследователей долголетия в стране, которые придумали план человеческого тела, который создан на долгую жизнь, если не навсегда, то определенно давно минувший средний возраст, когда капризы силы тяжести и природы начинают сказываться на всем, от идеальной груди до микроскопических волосков в ушах.[26, Раздел 1]. 6. Оценка Для оценки успеваемости и понимания учащимися, а также эффективности этих действий мы использовали таксономию Маккормака и Ягера [9] для естественнонаучного образования в качестве основы для оценки успеваемости учащихся. Приложение B содержит краткое изложение таксономии Маккормака и Ягера [9]. Он также содержит несколько примеров критериев оценки, которые мы использовали в этом упражнении. Обратите внимание, что многие вопросы оценки могут относиться к нескольким доменам в зависимости от того, как вопросы сформулированы. 6.1. Связанные мероприятия для усиления и расширения целей обучения Могут быть разработаны и проведены дополнительные мероприятия, чтобы укрепить понимание желаемых целей обучения. Некоторые возможные примеры включают следующее. Домашние задания (необязательно) Чтобы закрепить учебные цели занятия, попросите учащихся выполнить следующие домашние задания индивидуально или в группах. Домашнее задание 1 Попросите учащихся ответить на следующие вопросы (дайте им ограничение по времени, например 10 минут или следующее классное собрание).(1) Обдумайте окончательное решение, принятое членами оценочной комиссии. Вы согласны с этим? Почему или почему нет? (2) Что вы узнали из этой деятельности как на академическом, так и на личном уровне? (3) Если бы вам пришлось делать это снова и снова, что бы вы изменили, отбросили или добавили? Почему? (4) По каналу Science Channel был опубликован «10 самых бесполезных частей тела». Перейдите по указанному ниже веб-адресу, чтобы прочитать о них, и выполните поиск в библиотеке, чтобы узнать больше о таких частях тела. Затем заполните Таблицу 6. Обязательно критически заполните все столбцы, особенно столбец 6, который требует от вас обоснования вашего согласия или несогласия с выводами Science Channel по этой конкретной теме.(http://science.discovery.com/top-ten/2008/organs/organs.html). измененный дизайн 9048 студентам дается время (от 2–3 недель) для совместной работы и сбора дополнительной информации, необходимой для разработки плана изменения выбранной части, органа или системы тела.Впоследствии они реализуют свой план, создавая подробные чертежи и письменное описание своего перепроектирования. Идея редизайна состоит в том, чтобы показать, как редизайн может привести к более желательным результатам. Члены каждой группы должны успешно аргументировать, чтобы убедить класс в том, что их измененная система тела, орган или часть приводит к значительному повышению эффективности этого органа или части и, следовательно, достойны получения патента. (Патенты очень престижны, и каждый хочет, чтобы патент сделал имя себе или своей компании.) Участвуя в исследованиях, детально изучая системы человеческого тела, модифицируя данную систему, орган или часть и разрабатывая и представляя информативный и научно убедительный аргумент в пользу эффективности редизайна, студенты учатся систематизировать информацию, изучать причинно-следственной связи, сравнивайте различные точки зрения, делайте выбор и улучшайте социальные навыки. Прежде всего, студенты укрепляют свое понимание состава и функций систем организма и их органов, а также взаимосвязей, которые они играют в выживании и здоровье живого человека.Доработанный проект затем представляется классу и «патентным судьям». Судьи могут быть членами класса, инструктором или приглашенными инструкторами-волонтерами. Изучая причины выбора судей, студенты получают представление о мыслительных процессах других людей. В то время как учащиеся могли эффективно продемонстрировать важность своего перепроектирования, судьи, возможно, сочли редизайн другой группы более важным из-за уровня значительно улучшенной функциональности, достигнутой за счет перепроектирования.После оценки инструктор класса должен объяснить «почему», стоящий за всеми изменениями дизайна. Преподаватель класса подкрепляет идею гомеостаза и взаимосвязи системы органов, необходимости постоянного улучшения и долгосрочных биологических механизмов того, как организмы реагируют на изменения в окружающей их среде. Учителя также должны подчеркивать роль эволюции и естественного отбора в развитии видов. 4. Процедуры Это учебное мероприятие может длиться два часа или две недели, включая время на подготовку и презентацию.Оба таймфрейма работают хорошо. 4.1. Перед презентацией (1) Сформируйте оценочную комиссию, состоящую из инструктора класса, другого инструктора из школы и одного академически уважаемого ученика из того же класса (или получите «голосование класса / экспертную оценку» в конце презентации). Оценочный комитет использует Таблицу 5, чтобы помочь им принять решение о том, какая из презентаций должна получить столь желанную «Патентную премию за повторный дизайн». (2) Попросите студентов высказать свое собственное мнение о статусе конструкции человеческого тела. заполнение таблицы 3.Дайте студентам 10–15 минут на выполнение этого задания. Соберите их ответы и сохраните их для будущего задания или дополнительного обсуждения после вручения наград. Затем вовлеките студентов в открытое обсуждение их взглядов. (3) Попросите каждую группу из 3 студентов выбрать одну из 11 систем человеческого тела для исследования и изучения. Позвольте группам информировать друг друга о своем выборе, а также обмениваться выборами и вариантами, если они хотят. Это сделает группы более приверженными своему выбору [18, 19].(4) Дайте студентам 2–3 недели (время может быть сокращено или увеличено) на подготовку к презентации в классе и проинформируйте группы, чтобы они сделали следующее: аргументы в пользу того, что их измененная часть, орган или система тела важны и более эффективны для их предполагаемого назначения, чем первоначальный дизайн. Поскольку эволюция «никогда не начинается с полностью пустой чертежной доски, а работает путем изменения уже существующих вещей» ([15], с.10), учащиеся должны использовать существующий дизайн в качестве основы для каждого предлагаемого изменения дизайна. (B) Будьте хорошо подготовлены к содержательному обсуждению и предоставлению убедительных доказательств, чтобы убедить своих одноклассников в том, что их изменение дизайна действительно необходимо и, следовательно, заслуживает одна из наград за переработку патентов. (c) Имейте хорошо продуманный раздаточный материал для раздачи одноклассникам перед презентацией, а также иллюстрированный плакат, стихотворение, песню, мультфильм и т. д., которые могут помочь передать логическое обоснование группы и поддержать ее повторную публикацию. дизайн выбранной части, органа или системы тела.(d) Интегрировать использование технологий в их презентации, таких как использование PowerPoint, анимации, интерактивных мероприятий, а также песен / стихов, среди прочего, чтобы представить их измененный дизайн и обоснование за его пределами. (5) Чтобы гарантировать, что все студенты начинают свои исследования с одинакового уровня знаний и информации, студентам рекомендуется начинать свое исследование с чтения как минимум 5 из следующих статей: (a) Анонимный [20]. (б) Кармена [21], (в) Дэниэлс и др. [1], (d) Дэвид [13], (e) Фишер [22], (f) Курцвейл [3, 23], (g) Lauarace [11], (h) Muneoka, et al.[24], (i) Запасы [25], (j) Человеческое тело. National Geographic Video, http://science.nationalgeographic.com/science/health-and-human-body/human-body/(6) На собраниях класса убедитесь, что учащиеся работают над своими заданиями. Например, дайте членам каждой группы 10–15 минут в конце собрания класса, чтобы они сели вместе и поразмышляли о том, как они продвигаются по подготовке к изменению дизайна, написанию бумаги, изготовлению плакатов и другим вспомогательным средствам. . Учитель может захотеть обсудить, как подготовить значимый аргумент, чтобы убедить своих одноклассников в том, что их реконструкция выбранной части, органа или системы тела важна, эффективна и необходима для человеческого тела и, таким образом, заслуживает получения перепроектирования. Патентная премия.Учащиеся могут использовать свои заполненные таблицы 1, 2 и 3, чтобы начать полезные обсуждения в классе. Описание оригинальный дизайн результаты перепроектирования Дополнительные примечания 9027 Статус дизайна человеческого тела Полностью не согласен Не согласен Нейтрально Согласен Полностью согласен 3 9029 902 отлично спроектирован; Нет необходимости в улучшении. (2) Человеческое тело хорошо спроектировано; но можно извлечь выгоду из некоторых улучшений. (3) Человеческое тело функционально с правильным дизайном и может извлечь выгоду из нескольких перепроектирований для улучшения. (4) Человек функционален, но не идеально спроектирован, и может извлечь выгоду из перепроектирования многих его частей. (5) Человеческое тело нуждается в полной переработке, чтобы оптимизировать его эффективность и функциональность. (6) Прекрасный дизайн не обязательно означает также чудесное развитие. (7) Прекрасно проявить не обязательно означает также чудесно сделано. (6) и (7) модифицированы из Докинза [4]. функция Целевая область улучшения Подчеркните предлагаемое улучшение Причины Механизм 1 0276 9277 (2) Неврологическая и коммуникативная функция (3) Структурная и поддерживающая функция (5) Анатомическая функция rd Получено за Краткое изложение причин и обоснование награды (1) Платина (2) Золото 9027 ) Серебро (4) Бронза (5) Почетное упоминание Wisdom Бесполезная часть тела, как сообщает научный канал Значение или определение Орган / неорганический и почему Система органов, к которой он принадлежит Согласен или не согласен с научным каналом и почему? (1) Ниппели с наружной резьбой (2) Приложение (4) Пили арматуры (5) Копчик (7) Аденоиды (8) Пазухи 9027 9027 9027 9027 (10) Plica 9 0848 semilunaris (11) Выбранная вами часть тела (орган) В кишечнике человека содержатся триллионы микробов не менее 1000 различных видов.Ученым интересно узнать больше о том, как эти организмы влияют на нашу жизнь и здоровье. Эти типы исследований улучшили наше понимание взаимодействия между нормальной кишечной флорой и иммунной системой, что привело к идентификации аппендикса как очевидного убежища для нормальных кишечных бактерий. В недавней статье Bollinger et al. [6] предположили, что «аппендикс человека хорошо подходит в качестве« убежища »для общих бактерий, обеспечивая поддержку роста бактерий и потенциально способствуя повторному переселению толстой кишки в случае, если содержимое кишечного тракта очищается после контакта с патогеном. .»(Стр. 826). Кроме того, все новые и новые статьи добавляют гораздо более сильное опровержение приложения как бесполезного. Студентам рекомендуется ознакомиться, например, со статьей Im et al. [7], в котором авторы утверждают, что наличие аппендикса может иметь значительную и независимую функцию, помогая защитить людей от рецидива (CDI) Clostridium difficile , который вызывает желудочно-кишечную инфекцию, приводящую к диарее и колиту. Clostridium difficile — это спорообразующая анаэробная и грамположительная бактерия, которая возникает в кишечнике человека.Более того, другое интересное исследование показало, что слепой отросток можно рассматривать как часть иммунной системы, поскольку он жизненно важен для жизни в «естественной» среде, но плохо подходит для постиндустриализованных обществ [8]. Вывод состоит в том, что учителя и инструкторы должны подчеркивать тот факт, что что-то может быть полезно и все еще остается пережитком, пока польза значительно уменьшается. Домашнее задание 2 Хотя всегда есть исключения из правила, животные, которые умирают естественным путем в течение определенного периода времени, могут предоставить важные данные о том, как долго они должны жить.Это называется средней продолжительностью жизни данного организма. Проведите исследование, чтобы определить максимальную продолжительность жизни 12 живых организмов. Включите в этот список людей, львов, обезьян, орлов, черепах, лобстеров и аллигаторов. Затем используйте Таблицу 7 ниже, чтобы ответить на следующие вопросы. (1) перечислить максимальную продолжительность жизни каждого организма. (2) определить, какие из этих 12 организмов: (а) страдают, а какие не страдают от унижений старения, (б) продолжают расти на протяжении всей своей жизни, (в) показывают нет очевидной потери функции по мере взросления.(3) существует ли связь между (а) размером организма и его максимальной продолжительностью жизни? (Б) типом организма и его максимальной продолжительностью жизни? (В) средой, в которой живет данный организм, и его максимальной продолжительностью жизни. срок жизни? 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 Пример выбранного организма Средняя максимальная продолжительность жизни Страдают от унижений старения Продолжают расти на протяжении всей своей жизни Проявляются очевидные потери функций по мере взросления Люди Иглс Черепахи Аллигаторы 9027agos7 9027 Акулы ОСЕТРОВЫХ омары Домашнее задание 3 Заболевание — это состояние, при котором нарушается или нарушается нормальное состояние (регуляция гомеостаза) организма.Обычно он характеризуется специфическими диагностическими симптомами и признаками, которые являются результатом распределения патогенными организмами нормальных функций клеток, тканей, органов и / или систем, и, таким образом, организм становится неспособным выполнять нормальные функции. Проведите исследование, чтобы узнать больше о человеческом теле и заболеваниях, а затем ответьте на следующие вопросы: (1) выберите систему органов. (2) перечислите органы и их общие заболевания. Затем ответьте на следующие вопросы: (а) какие органы наиболее подвержены заболеванию? Объяснять.(б) какие органы наименее подвержены заболеванию? Объясните. (C) существует ли связь между расположением органа в организме человека и его восприимчивостью к данной болезни? Объясните. (Г) существует ли связь между системой органов, к которой принадлежит данный орган, и его восприимчивостью к данному заболеванию? Объясните. (3) перечислите все выбранные органы, их общие функции, их общий тип ткани и принадлежат ли они более чем к одной системе органов. (4) перечислите все системы органов, их предполагаемый средний вес, предполагаемый средняя масса тела человека и отношение массы органа к массе всего тела. Заключительное замечание В этом упражнении мы создали среду обучения и педагогическую возможность для студентов узнать о человеческом теле путем изменения конструкции некоторых его систем, органов и / или частей с целью оптимизации систем организма и повышения эффективности. без ущерба для функциональности. Мы надеемся, что студенты поймут, что оптимизация может улучшить все системные параметры в человеческом теле, а также что биологическое улучшение человеческого тела за счет изменения конструкции некоторых его частей не только возможно, но и достижимо и неизбежно.Кроме того, мы надеемся, что мы создали учебное мероприятие, с помощью которого учащимся предлагается узнать новую информацию о человеческом теле, установить прочную связь с этой информацией и применить ее в новом контексте, чтобы истинное понимание и долгосрочное сохранение знания получены. В своей книге Почему мы болеем , Нессе и Уильямс [5] утверждают, что «несмотря на их изысканный дизайн, наши тела имеют грубые изъяны; несмотря на нашу множественную защиту, у нас есть тысяча уязвимостей; и, несмотря на их способность к быстрому и точному ремонту, наши тела неизбежно портятся и в конечном итоге выходят из строя »(стр.235). Но, как писал Грегори Сток [25] в своей статье The Last Human : «Никогда раньше у нас не было возможности манипулировать генетикой человека, чтобы изменить нашу биологию значимым и предсказуемым образом» (Раздел 4). За последние сто лет область биологии перешла от описания к пониманию и манипуляции. За одно столетие «мы перешли от наблюдения к пониманию и конструированию» ([25], раздел 24). Мы надеемся, что благодаря этой деятельности мы будем способствовать как активному обучению, так и образованию в области STEM среди студентов. Приложения A. См. Таблицу 8 Название аудиоэпизода Дата трансляции Чудеса Лен Фишера Заявления Лен Фишера Ссылка на аудиоархив 92775 (1) Кожа, в которой мы живем. Лен встречает свое отражение и мечтает о том, что он может сделать, чтобы его кожа стала более привлекательной. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/9kmuc/ (2) Имея кишки Понедельник, 18 сентября 2006 г. 9: 30–9: 45 (Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Расстройство желудка, рефлюкс и избыток газов — с нашей пищеварительной системой существует множество проблем.Может ли наука придумать что-нибудь получше? http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/ozkjc/ (3) Движение Понедельник, 11 сентября 2006 г. 9: 30–9: 45 ( Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Было бы намного проще передвигаться с колесами или рессорами. С помощью физика и изготовителя игрушек Лен пробует кататься и прыгать. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/ll09a/ (4) Запасная пара рук … Понедельник, 4 сентября 2006 г. 9 : 30–9: 45 (Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать себя. Запасная пара рук и глаза на затылке. Разве не было бы здорово иметь лишнюю конечность или видеть позади себя? Лен направляется в зоопарк, чтобы почерпнуть несколько советов из царства животных. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/7s6ao/ (5) Кожа, в которой мы находимся Пятница, 6 января 2006 г. 15: 45– 16:00 (Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Загар, сыпь, порезы, пятна, потертости, морщины — наша кожа доставляет нам бесконечные проблемы — уязвима для повреждений, с возрастом она ослабляется. Что, если бы наша кожа была не шершавой и красной или бледной и прыщавой, а яркой, как оперение птицы или чешуя ящерицы? Созерцая свою кожу в гримерной театра, Лен присоединяется к дерматологу-консультанту Дэвиду де Беркеру и биомиметику Джулиану Винсенту, чтобы задаться вопросом, каково было бы сбросить свою кожу ради чего-то совершенно другого. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/sbrpt/ (6) Имея кишки Среда, 4 января 2006 г. 15: 45–16: 00 (Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Пищеварительная система человека — это кошмар дизайнеров, среди многих проблем которого — несварение желудка, рефлюкс, боли в животе, запоры и непроизвольное истечение жидкости. Лен посещает Университет Западной Англии, чтобы познакомиться с человеком, который сконструировал робота-эко-бота с собственной пищеварительной системой. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/lrgnp/ (7) Двигаясь по вторник, 3 января 2006 г. 15: 45–16: 00 ( Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Было бы намного проще передвигаться с колесами или рессорами. С помощью физика и изготовителя игрушек Лен пробует кататься и прыгать. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/oyy67/ (8) Запасная пара рук и глаза на затылке Понедельник, 2 января 2006 г. 15: 45–16: 00 (Radio 4 FM) Лен Фишер задается вопросом, как бы работало тело, если бы мы попытались переделать сами. Разве не было бы здорово иметь дополнительную конечность или видеть позади себя? Лен направляется в зоопарк, чтобы почерпнуть несколько советов из царства животных. http://www.bbc.co.uk/radio4/redesigninghumanbody/pip/s9xh0/ B. См. Таблицу 9 Область оценки Описание Некоторые предлагаемые вопросы (I) Учащиеся приобретают знания предметной области отношений между совокупностями знаний и обосновать свой подход к решению проблемы. Понимали ли наши ученики форму и функции систем организма, включая определенные органы или части, достаточно хорошо, чтобы выполнить это упражнение? Смогли ли учащиеся опровергнуть или проверить некоторые поддерживающие теории, использованные при обсуждении различных перепроектирований, на основе диаграмм или моделей органов? Какие объяснения ученики предлагали наблюдаемым и понятым отношениям? Показывают ли они четкое понимание анатомии? Показывают ли они четкое понимание физиологии? Могут ли они объяснить взаимосвязь между дизайном, структурой и функцией? (II) Область процесса Студенты узнают, как собирать, систематизировать и анализировать данные, разрабатывать стратегии для построения рациональных аргументов и мыслей, формулировать проблемы и генерировать обоснованные выводы, участвовать в командной работе, и интерпретировать смысл из проекта. В какой форме проявилось творчество в каждой группе? Сделал ли каждый член группы свой вклад? Как члены данной группы студентов собирали данные и информацию? Поскольку это не только коллективная работа по сбору информации, но и проект, зависящий от класса, следует учитывать творческий подход. Например, если изучаются мышцы, следует учитывать «лишние» усилия, связанные с посещением тренажерного зала командой или проведением видеоинтервью со спортсменами.Было ли сотрудничество в сборе информации? Насколько эффективна была каждая группа в представлении и передаче собранных данных и информации? Были ли их заявления и аргументы гладкими и последовательными? (III) Область творчества Учащиеся применяют к проекту воображение и творческое мышление, развивают способности распознавать, оценивать, использовать данные и информацию, предоставленные другими частями ролевой игры, и учатся изменять заданный дизайн по мере необходимости. Это часто также иллюстрируется на этапе «Домен процесса». Какими новыми способами учащиеся использовали предметы и идеи, сгенерированные во время разыгрывания учебной деятельности, чтобы улучшить свое понимание? «Судья» оценивает важность одного редизайна по сравнению с другим, основываясь на творчестве членов группы и коммуникативных навыках докладчиков. Рудиментарный червеобразный отросток из-за стихотворения, написанного, а затем прочитанного с такой эмоциональной силой о его использовании, был признан самым важным органом пищеварения по сравнению со всеми другими органами пищеварения.Насколько творческими были ученики в определении актуальных проблем, решений и концептуализации новых идей? Новые повороты всегда связаны с творчеством. Если вы попросите учащихся представить свою информацию в другом формате (убедительная презентация, стихотворение, песня), это может помочь им улучшить свои коммуникативные навыки, а также «сузить» их знания по предмету и, таким образом, сохранить больше информации, собранной самостоятельно. (IV) Сфера отношения Учащиеся учатся внимательно слушать и понимать других членов команд, групповых обсуждений или частей ролевой игры.Они также учатся сотрудничеству в групповой работе и самооценке. Это как минимум двоякий раздел: отношение группы к аудитории, а также среди членов самой группы (групповая динамика). Смогли ли члены группы эффективно выразить свое мнение о том, почему их орган важен для остальной части класса и судей? Насколько убедительны были члены группы в формулировании своей позиции, чтобы изменить отношение других? Могут ли они эффективно отстаивать важность одного дизайна над другим? Насколько гладко функционировала каждая группа? Развивались ли в процессе учащиеся чуткость и уважение к другим? Каким образом выбор части для изменения дизайна или подход к стилю презентации может отражать эту чувствительность? Продемонстрировали ли участники группы навыки и способности конструктивно разрешать конфликты с другими? Как каждая группа могла бы работать более эффективно? (V) Область применения и связи Студенты учатся генерировать альтернативные подходы, стратегии решения проблем и решения. Придумывали ли студенты практические решения / объяснения? Насколько хорошо студенты интегрировали знания из разных дисциплин в свои редизайны и приложения? Был ли достигнут консенсус? Использование различных научных аспектов для объяснения редизайна показывает более высокий уровень понимания предмета. Физика и химия — очевидные спутники анатомии и физиологии. Математические ссылки также могут быть включены в описания редизайна (использование шкалы pH в желудке или крови).Экология может быть включена (определите загрязнение как избыток химического вещества, а затем поговорите о том, как желудок реагирует на избыток кофеина из 5 чашек кофе!). Правильное указание ссылок является обязательным и честным атрибутом для всех людей. В наше время вырезания / вставки с компьютеров чрезвычайно важно и правильно отдавать должное людям, которые выполняли реальную работу. Используются ли текущие ссылки? (Кажется, каждые два месяца в биологии мозга происходят «прорывы».) Приносить это «домой» с личным примером обычно вспоминают другие студенты и, следовательно, помогают в обучении.В какой степени учащиеся использовали свой личный опыт и коллективное понимание группы при принятии решений, связанных с деятельностью? Придумывали ли студенты жизнеспособные решения и компромиссы? C. Поощрение глубоких размышлений и размышлений Ближе к концу семестра и после завершения всех мероприятий, связанных с изменением дизайна человеческого тела, учителям и инструкторам стоит вовлечь своих учеников в обсуждение, которое способствует развитию глубоких размышлений и размышлений о том, что они узнал и понял из этой деятельности.Авторы этой статьи обнаружили, что следующие вопросы, которые были предложены одним из рецензентов в Education Research International, очень полезны для достижения этой цели. Хотя все эти вопросы полезны с образовательной точки зрения, мы предлагаем вам выбрать те вопросы, которые связаны с курсом, который вы преподаете, и типом ваших студентов. (1) Должен ли человек по-прежнему выглядеть и вести себя как человек? (2) Изменения в I.Q. разрешены, и разрешены ли изменения, которые заставляют организм выглядеть нечеловеческим? (3) Как насчет изменений, которые изменяют тенденции к агрессии, страху или другим типам психосоциальных проблем? (4) Следует ли ученым разрешать вносить изменения, не обращая внимания на то, как именно эти изменения происходят? (5) Разрешаем ли мы студентам изменить старение? Если да, то нужно ли им учитывать влияние на общество? (6) Многие люди расходятся во мнениях о том, что является пережитком, а что бесполезно, а что нет.«Бесполезный» не обязательно означает то же, что и пережиток эволюции. Объясните разницу между ними и приведите примеры каждого из них. (7) Почему ученые всегда советуют своим студентам пойти и изучить оригинальное исследование, а не обращаться, например, к каналу Science Channel или в научно-популярных новостных агентствах? (8) В научной литературе существуют разногласия относительно того, имеет ли аппендикс у людей полезную функцию или бесполезен. Вы — научный журналист, которого просят положить конец этому противоречию, рассказав о тех, кто поддерживает и тех, кто решительно опровергает, что аппендикс является бесполезной частью человеческого тела.(9) Вы — научный журналист, которого просят исследовать явления ожирения в человеческом обществе до и после промышленной революции. Проведите исследовательское исследование, чтобы объяснить разницу в тенденциях увеличения или уменьшения ожирения и их первопричины между этими двумя отдельными периодами истории человечества. D. Альтернативный подход к учебной деятельности Изменение временных рамок с длинного проекта, занимающего недели или несколько учебных часов, на один учебный период позволяет быстрее «оборачиваться» информацией, но требует некоторого углубленного изучения.Некоторые из нас успешно проводят это упражнение с каждой системой органов на еженедельной основе, чтобы помочь студентам действительно понять взаимосвязь между органами внутри каждой системы органов. Учащимся дается 20 минут на то, чтобы сформировать аргумент и разработать короткую презентацию, то есть с плакатом, стихотворением и т. Д. Затем каждой группе студентов дается 5 минут на презентацию своего органа. Это очень хорошо работает для органов пищеварительной системы (как заявили несколько студентов в классе соавтора).После того, как все органы были представлены или «спорили» / обсуждали, класс голосует на основе представлений / убеждений. В этой учебной деятельности есть что сравнивать и противопоставлять. Это может сильно повлиять на сплоченность класса и может увеличить «кривую обучения» всех учащихся [27, 28]. Их «захватывает» активное участие. Постоянные ссылки на предыдущую презентацию / дебаты вызывают у студентов улыбки и воспоминания. Затем инструкторы могут развить эти знания и перейти к следующей системе органов.Результаты тестов были выше по темам, которые были затронуты таким образом, по сравнению с более традиционными темами лекций PowerPoint, представленными преподавателем. Выражение признательности Мы хотели бы выразить нашу благодарность людям, которые рецензировали и предоставили конструктивные отзывы для этой рукописи: доктору Марис Роуз, доктору Мэтью Брудеру, доктору Гво-Джен Хван, г-же Эрике Соломон. Патологические находки в органах и тканях пациентов с COVID-19: систематический обзор Образец цитирования: Пейрис С., Меса Х, Айсола А., Манивел Дж., Толедо Дж., Борхес-Са М. и др.(2021) Патологические находки в органах и тканях пациентов с COVID-19: систематический обзор. PLoS ONE 16 (4): e0250708. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0250708 Редактор: Хьюго тен Кейт, Медицинский центр Маастрихтского университета, НИДЕРЛАНДЫ Поступила: 16 октября 2020 г .; Принят к печати: 13 апреля 2021 г .; Опубликовано: 28 апреля 2021 г. Авторские права: © 2021 Peiris et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файлах с вспомогательной информацией. Финансирование: Авторы не получали специального финансирования на эту работу. Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов. Авторы несут исключительную ответственность за взгляды, выраженные в рукописи, которые могут не обязательно отражать мнение или политику Панамериканской организации здравоохранения. Введение 11 марта 2020 г. Всемирная организация здравоохранения классифицировала тяжелый острый респираторный синдром, вызванный коронавирусом 2 (SARS-CoV-2), как пандемию [1, 2]. COVID-19 поражает в основном респираторную систему, и клиническая картина варьируется от бессимптомных случаев до тяжелых проявлений. У лиц с сопутствующими заболеваниями и другими, еще не охарактеризованными факторами хозяина, он может вызывать тяжелую заболеваемость и смертность, обычно в форме острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), который может прогрессировать до полиорганной недостаточности и смерти.На момент подготовки этой рукописи число погибших от COVID-19 составляет примерно 898 000 человек во всем мире [1, 3, 4]. Патофизиология COVID-19 схожа с патофизиологией других коронавирусных инфекций [5, 6]; это включает прикрепление вируса SARS-CoV-2 к ангиотензинпревращающему ферменту 2 (ACE2) на клетках-мишенях с последующей интернализацией и репликацией вируса. Рецепторы ACE2 сильно экспрессируются в клетках верхних и нижних дыхательных путей, что определяет самую высокую концентрацию вирусных частиц в этих местах и ​​объясняет высокую контагиозность ороназальных капель и аэрозолей, а также преобладание респираторных симптомов [7].Однако ACE2 в меньшей степени экспрессируется в не респираторных тканях, таких как клетки миокарда, почечные эпителиальные клетки, энтероциты и эндотелиальные клетки во многих органах, что может объяснить некоторые внелегочные проявления. В дополнение к предполагаемому прямому цитопатическому вирусному поражению, тяжелая инфекция COVID-19 часто осложняется инфекционной микроангиопатией или состоянием гиперкоагуляции, которое вызывает капиллярный, венозный и / или артериальный тромбоз [8], что может привести к повреждению органов-мишеней из-за отдаленным тромботическим или эмболическим заболеваниям [9].Течение тяжелого заболевания COVID-19 может дополнительно осложняться уже существующими сопутствующими заболеваниями, суперинфекцией внебольничными или внутрибольничными микроорганизмами и повреждением легких, связанным с искусственной вентиляцией легких [4, 10]. Для эпидемиологического анализа новых или возникающих заболеваний изучение биопсии тканей и материала аутопсии является хорошо зарекомендовавшим себя методом исследования патогенетических механизмов и определения эффектов заболевания в различных тканях и органах, а также причин смерти [11]. Недавно опубликованные системные обзоры аутопсий касались патофизиологической временной шкалы [12] или суммировали гистопатологические изменения в различных органах [13].Мы провели систематический обзор результатов биопсии и аутопсии командой специалистов по анатомии, гематопатологии, коагуляции и общественному здравоохранению, чтобы обеспечить соответствующие клинико-патологические корреляции, которые могут помочь в выборе терапевтических и профилактических мер для предотвращения дальнейших смертей. Цели Обобщить полученные патологические данные при биопсиях и вскрытии тяжелых случаев COVID-19. Для документирования органов, в которых вирус SARS-CoV-2 был обнаружен на тканеспецифичных клетках. Оценить, являются ли изменения в пораженных тканях и органах результатом прямого вирусного цитопатического повреждения или иммунных / воспалительных аномалий, ведущих к микроангиопатии и коагулопатии. На основании выявленных основных патологических данных будет предпринята попытка установить клинико-патологические корреляции, чтобы помочь в ведении пациентов с тяжелой формой COVID-19. Методы Поисковая стратегия и базы данных Структурированный поиск был проведен в Embase (включая Medline) с января 2020 года по 4 августа 2020 года и в PubMed, MedRxiv, Lilacs и Epistemonikos с января 2020 года по 17 июня 2020 года двумя авторами (SP и LR).Условия поиска включали термины MeSH и ключевые слова в заголовке, аннотации и / или в качестве ключевых слов (см. Текст S1) без ограничений по году публикации, типу публикации или языку. Исследования не на английском языке были переведены с использованием средств автоматического перевода. Также был выполнен прямой поиск цитирований и ссылок на все статьи, выявленные в результате поиска для включения. Выбор исследования / критерии включения и исключения Используя формат PRISMA, результаты первоначальной стратегии поиска сначала были отсортированы по заголовку и аннотации, дубликаты и исследования, не соответствующие критериям включения, были исключены двумя независимыми авторами. Критерии включения: (1) исследования, сообщающие о патологических находках при вскрытии у пациентов с доказанной инфекцией COVID-19; (2) Исследования, сообщающие о патологических тканях, обнаруженных при биопсиях, полученных от подтвержденных пациентов с COVID-19; (3) Отчеты о случаях и серии случаев, включая педиатрические случаи. Были включены рецензируемые и не рецензируемые публикации. Критерии исключения (1) отсутствие патологических данных; (2) пациенты с другими заболеваниями типа SARS; и (3) эксперименты in vitro, качественные и модельные исследования. Процесс сбора данных и элементы данных Данные из полных текстов были собраны с использованием шаблона с информацией (таблица Excel) одним автором (SP). Два других автора (HM и AA) проверили точность извлеченных данных. Разногласия между рецензентами разрешались консенсусом. Данные извлечены Характеристики исследования: страна, автор, тип исследования, размер выборки, рецензировано или нет. Клиническая информация: демография, сопутствующие заболевания, клинические проявления, результаты лабораторных исследований (например,g., группа крови, биомаркеры, функциональные пробы печени, параметры свертывания), изображения, дни лечения и госпитализации. Патология: макроскопические, микроскопические и сопутствующие дополнительные исследования по месту, включая документацию о наличии / отсутствии вируса в исследуемой ткани. Методологическая оценка качества Оценка качества проводилась по областям отбора, установления, причинно-следственной связи и отчетности [14]. Стратегия синтеза данных Был также проведен описательный синтез доказательств и составлены сводные таблицы по системам органов.Мета-анализ не подходил, поскольку синтез данных производился из отчетов и серий случаев. Для этого обзора не требовалось этического одобрения. Результаты Стратегия отбора исследований представлена ​​на рис. 1, а оценка качества представлена ​​в (таблица S1). Всего критериям включения соответствовало 75 исследований. В основном исследования проводились в США, Китае и Германии, как показано в таблице 1 (таблица S2). Всего в статьях описано 603 случая: вскрытие (66.6%), посмертная биопсия (20,9%), прижизненная биопсия (9,3%) и плацента (3,2%). В большинстве случаев инфекция SARS-CoV-2 диагностировалась путем тестирования нуклеиновых кислот с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) в соответствии с местным протоколом. Демографические данные пациентов и сопутствующие заболевания из 75 исследований показаны в таблице 2. Средний возраст взрослых пациентов составлял 68 лет (лет) (диапазон: 28–88), а для педиатрических случаев диапазон составлял от 11 до 17 лет. Из 536 случаев, в которых был указан пол, 70,9% были мужчинами. К четырем наиболее часто сообщаемым сопутствующим заболеваниям относились артериальная гипертензия (40.8%), сахарный диабет (22,0%), сердечно-сосудистые заболевания (17,2%) и ожирение (11,5%). В таблице 3 приведены радиологические, лабораторные данные и причины смерти тяжелых пациентов с COVID-19. Радиологическое исследование грудной клетки было зарегистрировано в 313 (51,9%) случаях, показывающих одностороннее или двустороннее помутнение легких (54,6%), легочные уплотнения (32,9%) и тромбоэмболические события (6,1%). Согласно исследованиям, сообщающим о лабораторных результатах, уровень D-димеров был повышен на 83,2%, а прокальцитонин — на 66.На 7% маркеры системного воспаления, такие как C-реактивный белок (CRP), ферритин, интерлейкин-6 (IL-6), были повышены в 91,0%, 83,3% и 74,3% зарегистрированных случаев соответственно. Сообщенной основной причиной смерти 227 пациентов с COVID-19 была дыхательная недостаточность (70,9%), за которой следовали полиорганная недостаточность (11,0%), сердечная недостаточность (10,6%), COVID-19 (7,0%) и пневмония (6,6%). В таблице 4 обобщены рецидивирующие патологические находки у пациентов с COVID-19. Подробная классификация гистопатологических находок во всех органах и их относительная частота приведены в таблице S3 Дополнительного приложения.ДАД, наиболее частая патология легких обнаружена в 315 из 342 случаев (92,1%). 94 случая (27,4%) имели наложенную острую очаговую или диффузную бронхопневмонию. Наиболее частыми патологиями печени и сердца были гепатит (n = 50, 21,2%) и миокардит (n = 24, 11,4%) соответственно. Энцефалит при вскрытии обнаружен в 5 (4,6%) головном мозге. Васкулит обычно наблюдался только при биопсиях кожи (25,0%). Наличие микротромбов зарегистрировано в плаценте (57,9%), легких (38,6%), почках (19.9%), ЦНС (18,2%) и желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) (2,4%). В основном сообщалось о повреждении эндотелиальных клеток в легких (17,8%) и сердце (3,8%). Тромбоэмболия чаще всего встречалась в печени (39,4%), затем следовали сердце (21,4%) и легкие (13,7%). Изменения из-за нарушения гемодинамики, такие как коагуляционный некроз, вызванный гипоксией и / или гипоперфузией, отек и застой, часто наблюдались в почках (53,3%), печени (48,3%), ЦНС (30,9%), желудочно-кишечном тракте (18,1%), легкое (8%) и селезенка (5,2%). Вирусные частицы (vp), указывающие на SARS-CoV-2, были продемонстрированы в клетках конкретных органов трахеи, легких, печени, толстой кишки, почки, ЦНС с помощью электронной микроскопии (EM), иммуногистохимии (IHC) или иммунофлуоресценции (IF) ( Таблица 5). Среди гематолимфоидных тканей vp наблюдались только в моноцитах / макрофагах. В легких и почках vp наблюдались как в эпителиальных, так и в эндотелиальных клетках. В коже vp были обнаружены только в эндотелиальных клетках. В поджелудочной железе, сердце, подкожной вене, миндалинах, яичках, сетчатке, плевральном выпоте и плаценте тестирование проводилось только методом ПЦР. Обсуждение Результаты, представленные в этом систематическом обзоре, показали демографические особенности, сопутствующие заболевания, клинические проявления, лабораторные и радиологические данные в соответствии с существующей литературой по тяжелой инфекции COVID-19, что указывает на то, что образец, вероятно, является репрезентативным для тяжелого заболевания COVID-19. [15, 16]. Патологические находки Преобладающими находками в смертельных случаях COVID-19 были ДАД, коагулопатия и нарушение гемодинамики. Поражение нелегочных органов ограничивалось паренхиматозным воспалением (миокардит, гепатит и энцефалит), которое было в основном легким.Прямое вирусное цитопатическое поражение внелегочных органов в целом не рассматривалось как причина органной недостаточности. Воздействие SARS-CoV-2 на дыхательные пути Верхние дыхательные пути являются первоначальным очагом вирусной инфекции; два белка, критических для проникновения вируса, ACE2 и TMPRSS2, высоко экспрессируются в носовых бокаловидных клетках и реснитчатых клетках дыхательных путей человека [17]. Белок S SARS-CoV-2 связывается с ACE2 в 10-20 раз большей аффинностью, чем у SARS-CoV-1 [18].Мужской пол и курение связаны с повышенной экспрессией ACE2 в нижних дыхательных путях и увеличением тяжести инфекции [19]. Считается, что инфекция распространяется на нижние дыхательные пути через секреты или лейкоциты. КТ-исследования показывают помутнение матового стекла у 93% пациентов с предсимптоматическими состояниями; явные рентгенологические аномалии у пациентов без симптомов или с минимальными симптомами, по-видимому, являются обычным явлением [20]. Дыхательная функция у пациентов с инфекцией COVID-19 может внезапно ухудшиться, особенно примерно на 9 день после появления симптомов, что приведет к госпитализации в отделение интенсивной терапии (ОИТ).Это ухудшение связано с повышением в плазме реагентов острой фазы, таких как С-реактивный белок, ИЛ-6 и СОЭ. Прокальцитонин, параметр, обычно связанный с системной бактериальной инфекцией, также часто повышается, скорее всего, в результате повреждения тканей. Некоторые авторы предположили, что дисрегулируемая воспалительная реакция в основном ограничивается легкими; это мнение подтверждается патологическими данными, которые затрагивают в первую очередь легкие. Кроме того, медиаторы воспаления, такие как IL-1β и IL-6, в респираторных жидкостях в 100-1000 раз выше, чем в сыворотке, а секвенирование РНК жидкости бронхоальвеолярного лаважа показало заметное усиление фенотипа воспаления макрофагов, происходящих из моноцитов (усиленная транскрипция STAT1, STAT2 и множественных регуляторных факторов IFN) [21]. В отличие от DAD, возникающего в других клинических контекстах, у пациентов с COVID-19, DAD развивается у лиц, ранее не больных в критическом состоянии, чаще у пожилых людей, но также может возникать у молодых и / или здоровых людей. В нашем обзоре морфологические находки DAD, связанные с COVID-19, были идентичны таковым при DAD другой этиологии [22]. В одном исследовании описывается, что репаративный ангиогенез, наблюдаемый в случаях COVID-19, отличается от наблюдаемого при DAD, вызванном гриппом A (h2N1): в первом случае неоангиогенез происходит преимущественно за счет разделения существующих сосудов, а во втором — за счет пролиферации (прорастания) сосудов. новые суда [23].Эти результаты были получены на небольшой выборке (n = 7), и клинические последствия такого открытия неясны. Согласно нашему обзору, COVID-19 vp были идентифицированы во всех основных составляющих альвеол: пневмоцитах, эндотелиальных клетках капилляров и альвеолярных макрофагах. Эндотелиальные клетки и макрофаги являются основными клетками, продуцирующими цитокины; повреждение легких предположительно является результатом цитопатического вирусного воздействия на пневмоциты и эндотелиальные клетки, усиленного воспалительной реакцией и высвобождением цитокинов, вызванным поврежденными эндотелиальными клетками и активированными макрофагами.По мере развития эндотелиального повреждения антитромботическая и противовоспалительная функция нормального эндотелия утрачивается, и баланс смещается к протромботическому фенотипу. Эндотелиальная дисфункция приводит к активации тромбоцитов и комплемента в дополнение к накоплению лейкоцитов в микроциркуляторном русле, как подробно описано Jackson et al. [24]. Подострая и хроническая фазы DAD — это, прежде всего, репаративная / рубцовая реакция на первоначальное повреждение и характеризуются начальным усилением воспалительной реакции за счет привлечения острых воспалительных клеток и пролиферации фибробластов и сосудов, а затем — удалением повреждение ткани фагоцитарными клетками, апоптоз грануляционной ткани; в конечном итоге в большинстве случаев приводит к восстановлению нормальной архитектуры.Эти процессы временно препятствуют эффективному газообмену, делают легкие восприимчивыми к бактериальной суперинфекции из-за нарушения эпителиального барьера, а в некоторых случаях это может привести к необратимой потере функции [25]. Текущее лечение DAD в первую очередь поддерживающее и включает более низкие дыхательные объемы, оптимальный уровень положительного давления в конце выдоха, положение лежа на животе, нервно-мышечную блокаду, экстракорпоральную мембранную оксигенацию, кортикостероиды и профилактику антибиотиками, все из которых были включены в управление DAD, связанного с COVID-19, со скромным снижением смертности [26–28]. Острая фаза заболевания является стадией, наиболее подверженной терапевтическому вмешательству, и отсутствие улучшения в течение первой недели лечения является наиболее важным негативным прогностическим фактором [29]. Устранение основной причины DAD, вызванного COVID-19, предполагает эффективную терапию инфекции COVID-19. В настоящее время это включает использование систематических кортикостероидов у тяжелых и критических пациентов [30]. Использование антикоагулянтной терапии для тромбопрофилактики у госпитализированных пациентов, чтобы предотвратить накопление микротромбов в капиллярах легких и уменьшить прогрессирование системной коагулопатии, которая может привести к полиорганной недостаточности, было использовано с некоторой пользой [31].Учитывая известную патофизиологию DAD, чем раньше будет начата терапия, тем больше будет польза [28]. Кроме того, многие другие агенты, включая противовирусные и иммуномодуляторы, для использования у пациентов с COVID-19 все еще находятся в стадии исследования [31]. В подострой фазе акцент следует сместить на поддержание адекватной оксигенации и гемодинамической поддержки для предотвращения повреждения органов, вызванного гипоксией / гипоперфузией / ацидозом, адекватного питания и предотвращения общих осложнений, таких как повреждение легких, вызванное вентилятором, наложенная пневмония / сепсис и тромбоэмболические события. пока ткани заживают.Бактериальная пневмония — важное распространенное осложнение подострой фазы DAD, которое можно предотвратить, была зарегистрирована в 33% аутопсий в нашем обзоре. Длительное клиническое течение часто приводит к полиорганной недостаточности [32]. У выживших пациентов функция легких обычно восстанавливается в течение 6 месяцев, хотя некоторые ограничения могут сохраняться до 12 месяцев [25]. Немногие пациенты, перешедшие в хроническую фазу ДАД с рубцами, перенесли трансплантацию легкого [33]. Степень и тяжесть отдаленных респираторных осложнений у лиц, переживших COVID-19, еще не подтверждены и потребуют длительного наблюдения. Коагулопатия В нашем обзоре частота чистых тромбоэмболических поражений при вскрытии была зарегистрирована в легких, печени и сердце в 14%, 39% и 21% случаев соответственно; профилактическая антикоагуляция применялась только примерно в 16% смертельных случаев. Недавний мета-анализ частоты венозной тромбоэмболии (ВТЭ) обнаружил столь же высокую частоту — 23% [34]. Такая высокая частота ВТЭ обусловлена ​​связью между коагуляцией и воспалением, которую называют «тромбоевоспалением или иммунотромбозом», чтобы подчеркнуть тесную связь между воспалением и тромбозом.Как отмечают Фоли и Конвей [35], мостом между этими путями является тканевой фактор (ТФ), который присутствует в больших количествах в легких и в исходных условиях экспрессируется в субэндотелии сосудистой сети. TF инициирует процесс коагуляции путем связывания с активированным фактором VII для образования тромбина, который активирует эндотелиальные клетки, тромбоциты, лейкоциты и способен распространять как микроваскулярный тромбоз, так и воспаление через рецепторы, активируемые протеазой (PAR). Антитромботическая поверхность эндотелия, поддерживаемая оксидом азота, простагландином I2, антитромбином, тромбомодулином, протеином С и ингибитором пути тканевого фактора, становится прокоагулянтной поверхностью за счет экспрессии ТФ, молекул адгезии лейкоцитов (ICAM-1, VCAM-1) и высвобождение фактора фон Виллебранда во время активации эндотелиальных клеток тромбином.Кроме того, цитокины индуцируют экспрессию ТФ на циркулирующих моноцитах и ​​микрочастицах во время инфекции, что в значительной степени способствует их прокоагулянтному эффекту [35]. Повышенная экспрессия ТФ и молекул адгезии в сочетании с высвобождением фактора фон Виллебранда генерирует микротромбы в прилегающем капиллярном ложе, которые могут стать системными по мере продолжения провоцирующего события. Эндотелиальные клетки экспрессируют рецепторы ACE2 [18], и инфицирование этих клеток COVID-19 было хорошо задокументировано как приводящее к эндотелиту, определяемому субэндотелиальным накоплением моноцитов и нейтрофилов с отслоением эндотелиальных клеток [36].Кроме того, нейтрофилы в месте инфицирования способны высвобождать часть своего ядерного материала, образуя сеть деконденсированной ДНК в сочетании с гистонами и цитоплазматическим содержимым, так называемые внеклеточные ловушки нейтрофилов (NET) [37]. Этот процесс НЕТоза является частью процесса врожденного иммунитета и приводит к снижению кровотока и образованию тромбов за счет активации внутреннего (ТФ-независимого) пути коагуляции. Миддлтон и др. [38] сравнили образование NET в плазме пациентов с COVID-19 с контрольной группой и обнаружили значительно повышенные уровни NET в плазме, а также повышенное количество растворимых и клеточных факторов, способных вызывать развитие NET в образцах COVID-19.Важно отметить, что уровни NET в плазме коррелировали с тяжестью заболевания и были значительно выше у выживших по сравнению с выжившими и возвращались к норме в плазме выздоравливающих. Кроме того, они обнаружили микротромбы, содержащие NET, в легочной ткани и смогли блокировать образование NET, добавляя ингибирующие пептиды in vitro в плазму COVID-19. Их хорошо продуманное исследование подтверждает роль NET в коагулопатии, наблюдаемой у пациентов с COVID-19. Исследования заявили о частом возникновении диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС) при тяжелой инфекции COVID-19, связанной с повышенной смертностью.Однако лабораторные данные у пациентов с инфекцией COVID-19 не соответствуют определению более ранней фазы ДВС-синдрома, которая была определена Международным обществом тромбоза и гемостаза (ISTH) как коагулопатия, вызванная сепсисом (SIC) [39]. . В большинстве случаев COVID-19 уровни фибриногена повышены, тесты на коагуляцию нормальные или минимально продолжительные, тромбоцитопения умеренная или отсутствует, а морфологические признаки микроангиопатического гемолиза (шистоцитов) отсутствуют.Наличие состояния гиперкоагуляции у пациентов с COVID-19 подтверждается наличием заметно увеличенного количества продуктов распада фибрина и D-димеров, микротромбоза в различных органах и высокой частоты тромбоэмболических событий. Эти изменения указывают на то, что в коагулопатии инфекции COVID-19 преобладает гиперкоагуляция с вторичным фибринолизом. Повышенные уровни D-димера в 10–20 раз выше верхнего предела нормы описаны у пациентов с COVID-19, а связь с повышенной смертностью обнаружена в нескольких сериях случаев [10, 11].В нашем обзоре патологические доказательства повреждения эндотелия и тромбоэмболии присутствовали в легких почти во всех случаях, в то время как поражение других органов было различным, обычно в форме микротромбов или тромбоэмболии, но не геморрагических событий. Коагулопатия в контексте повреждения легких является одним из кардинальных аспектов DAD [40] и объясняется активацией внешнего пути (TF) из-за повреждения ткани и внутреннего пути посредством NET. В своем обзоре 83 пациентов, инфицированных COVID-19, Fogarty et al.9 / л с последующим адекватным лабораторным мониторингом [43]. В то время как меры тромбопрофилактики должны быть приняты для стационарных пациентов с инфекцией COVID-19 [31], некоторые группы выступают за терапевтические, а не профилактические дозы НМГ [44–46]. Национальный институт здравоохранения рекомендует полную дозу антикоагуляции гепарина на основании промежуточных результатов трех международных исследований, в которых приняли участие более 1000 госпитализированных пациентов с умеренными симптомами COVID-19 [47], которые показали снижение потребности в жизнеобеспечении и улучшение результатов у этих пациентов. Espirito Santo et al. [48] ​​сообщили о микроваскулярном тромбозе in vivo с помощью видеокапилляроскопии у 13 пациентов с COVID-19 на ИВЛ, получавших НМГ. Авторы пришли к выводу, что микроваскулярный тромбоз возникает системно и что больше всего страдают органы с самой высокой плотностью капилляров. В нашем обзоре микротромбы были последовательными и значимыми только в легких. Влияние SARS-CoV-2 на недыхательные органы EM, IF и IHC позволяют обнаружение или прямое наблюдение vp в органоспецифичных клетках.ПЦР более чувствительна, чем предыдущие методы, но требует гомогенизированных образцов ткани, что исключает идентификацию конкретного источника вирусной РНК. Из 603 случаев, включенных в этот обзор, vp наблюдались в органоспецифических клетках трахеи, легких, толстой кишки, печени, лимфатических узлов, селезенки, почек, мозга и кожи. Тем не менее, эти сообщения потребуют дополнительной проверки, так как недавно сообщалось о трудностях дифференциации субклеточных структур от vp [49]. В остальных органах вирус был обнаружен методом ПЦР.Среди исследованных кроветворных органов вирус обнаруживался только в моноцитах, но не в лимфоцитах или клетках костного мозга. Гемофагоцитарный лимфогистиоцитоз (HLH) и гемофагоцитоз без HLH были зарегистрированы при ряде тяжелых инфекций COVID19 [50, 51], однако доступная литература не поддерживает соответствующую связь между этими заболеваниями. Другие признаки гемолимфоидной системы, такие как истощение лимфоцитов, гранулоцитарная гиперплазия, обычны при системных инфекциях и после стероидной терапии и, как ожидается, будут полностью обратимыми [52]. В желудочно-кишечном тракте и почках ACE2 участвует в гомеостазе аминокислот, экспрессии антимикробных пептидов, местном врожденном иммунитете и экологии кишечника [53]. Хотя такие симптомы, как рвота, диарея и боль в животе, обычно регистрировались среди пациентов с COVID-19, гистопатологическое исследование образцов желудочно-кишечного тракта не показало значительного повреждения тканей, связанного с инфекцией. В двух исследованиях сообщалось о случаях ишемического некроза кишечника [36, 54], вероятно, из-за эндотелиального / гемодинамического нарушения и / или коагулопатии.Эти изменения должны быть обратимыми после исчезновения инфекции [55]. Значительная патология печени в первую очередь связана с гемодинамическими изменениями и коагулопатией. В 23% случаев был гепатит легкой степени. Подобные нарушения были зарегистрированы и с другими респираторными вирусами, и ожидается, что они будут полностью обратимыми, учитывая большую регенеративную способность печени [56]. Значительные изменения ЦНС были в первую очередь связаны с коагулопатией. Легкий менингоэнцефалит / энцефалит был обнаружен примерно в 10% случаев; это может объяснить зарегистрированные неврологические симптомы / изменения психического статуса у части пациентов в критическом состоянии [57].Rhodes et al. [58] сообщают о нейтрофильном микрососудистом эндотелите, присутствующем в различных количествах и неодинаково распределенном в исследуемом мозге, что свидетельствует о васкулите с аутоиммунными особенностями у 10 пациентов. Спустя долгое время после выздоровления от острого заболевания и когда вирус больше не присутствует, пациенты могут страдать от побочных эффектов, которые могут длиться недели или месяцы. К ним относятся одно или несколько из следующего: утомляемость, одышка, миалгия, боль в суставах, боль в груди, головные боли, сердцебиение, трудности с концентрацией внимания, кратковременная потеря памяти, стойкая потеря обоняния и хронический стресс.Патогенез этого «состояния после COVID-19» в настоящее время неизвестен [59], но предполагается, что он связан с вызванным вирусом эндотелиальным повреждением микроциркуляции [36]. Хотя недавние исследования сообщают о потенциальных долгосрочных неврологических последствиях у пациентов с COVID-19 [60], последующее наблюдение за этими пациентами ограничено и; в нашем обзоре значительного тканевого повреждения ЦНС, связанного с инфекцией, выявлено не было. Нарушение регуляции ренин-ангиотензиновой системы (РАС) было зарегистрировано при сахарном диабете, артериальной гипертензии и хронических заболеваниях легких, которые являются частыми сопутствующими заболеваниями у пациентов с тяжелой формой COVID-19.Инфекция COVID-19 вызывает снижение экспрессии ACE2 из-за интернализации комплекса вирус-рецептор [61], что снижает его полезные сосудорасширяющие, противовоспалительные, антиоксидантные и антиапоптотические эффекты и увеличивает нарушение регуляции РАС. Миокардит имел место в 11% случаев. Это может отражать цитопатический вирусный эффект, поскольку вирус обнаружен в миокарде и эндотелии сосудов. Почечная недостаточность наблюдается у 15% пациентов с COVID-19 и коррелирует с тяжестью и прогнозом.Хотя ACE2 присутствует в большом количестве в щеточной кайме эпителия проксимальных канальцев, прямая инфекция, приводящая к тубулоинтерстициальному нефриту, обычно не наблюдается. Наиболее значимой находкой в ​​почках был острый тубулярный некроз (ОТН), присутствующий в 126 (45%) случаях. АТН часто встречается у пациентов в критическом состоянии, обычно из-за гипоперфузии почек из-за нарушения гемодинамики, однако нельзя полностью исключить компонент прямого цитопатического эффекта [62]. Альтернативные причины ATN включают вызванный вирусом цитокиновый шторм, который может прямо или косвенно повредить почки, воздействуя на другие органы [63].Некоторые авторы пришли к выводу, что «наиболее значимой находкой при посмертном исследовании почек у пациентов с инфекцией COVID-9 является отсутствие значимых результатов». Микротромбы наблюдались только очагово (<5% клубочков) и только в нескольких случаях (14%) и не считались значительной причиной острого повреждения почек [64]. Кожные поражения наблюдались в основном у молодых пациентов с бессимптомным или легким течением заболевания и демонстрировали широкий спектр клинических проявлений, включая сыпь, крапивницу, везикулярные высыпания и высыпания ливедоида, как и при других вирусных заболеваниях.Вирусные частицы, указывающие на SARS-CoV-2, были обнаружены в эндотелиальных клетках кожи, и все эти проявления могут представлять цитопатический эффект. Сообщенные кожные аномалии не имели отношения к общему исходу пациентов и должны исчезнуть после исчезновения инфекции. В плаценте женщин, инфицированных SARS-CoV-2, не наблюдается значительного увеличения острой или хронической воспалительной патологии [65, 66]. Изменения плаценты были в первую очередь сосудистыми аномалиями, которые обычно обнаруживаются при осложненных беременностях по любой причине; однако усиление дородового наблюдения за женщинами с COVID-19 целесообразно. Никаких существенных изменений в яичках не сообщалось [33]. Уже достигнуты значительные успехи в понимании патомеханизмов летального COVID-19, и многие исследования сообщили о дополнительных патофизиологических механизмах COVID-19, которые требуют дальнейшего изучения [67, 68]. Ограничения Этот обзор имеет несколько ограничений. Отчеты о случаях и серии случаев из разных стран и учреждений с разным уровнем сложности, некоторые статьи не были рецензированы, а некоторые исследования были выполнены узкими специалистами, что может привести к неточности или завышению некоторых из представленных результатов. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт