§ 34. Покриви тіла тварин

Покриви тварин відмежовують тіло від навколишнього середовища, запобігають проникненню всередину організму хвороботворних мікроорганізмів. Зовнішнім шаром покривів тварин є покривний епітелій.

Які особливості будови та функції покривів безхребетних тварин?

Покриви безхребетних виконують низку важливих функцій:

• захисну – покриви оточують внутрішні органи і захищають їх від несприятливих впливів навколишнього середовища;
• транспортну – через покриви до організму можуть надходити деякі потрібні організму речовини і виводитись назовні деякі кінцеві продукти обміну речовин;
• опорно-рухову – покривний епітелій бере участь у формуванні зовнішнього скелета, наприклад кутикули членистоногих або мушлі молюсків.

• Покриви більшості представників кишковопорожнинних формують шкірно-м’язові клітини із скоротливими відростками.

• У кільчастих червів покриви – це шкірно-м’язовий мішок (див. мал. 176). Клітини його епітеліального шару виділяють тоненьку пружну кутикулу.

• Кутикула членистоногих багатошарова, містить органічну речовину хітин (мал. 184). У деяких ракоподібних вона ще й просочена вапном і утворює міцний панцир (краби, річкові раки). Кутикула комах і павукоподібних додатково вкрита воскоподібною речовиною, що робить її водонепроникною і запобігає висиханню.

Мал. 184. Будова кутикули комах: 1 – покривний епітелій, за рахунок діяльності клітин якого формується кутикула; 2,3 – внутрішній та середній шари кутикули, у яких міститься хітин; 4 – зовнішній шар кутикули, утворений жироподібними сполуками, які захищають від зайвих витрат вологи; 5 – клітина, яка бере участь в утворенні чутливого волоска (6); 7 – залозиста клітина; 8 – пора, якою відкривається протока залозистої клітини

• У молюсків за рахунок епітелію мантії формується мушля (черепашка), що складається, як ви пам’ятаєте, з трьох шарів (пригадайте яких).

Які особливості будови та функції покривів хребетних тварин? Усі хребетні тварини вкриті шкірою, що складається з двох шарів: зовнішнього – багатошарового епітелію і нижнього – дерми, або власне шкіри.

• Тіло риб додатково вкрите лускою, яка формується в дермі (мал. 185. А). Ззовні кожна луска вкрита тонким шаром епідермісу. У кісткових риб луска має вигляд тонких напівпрозорих пластинок, що черепицеподібно накладаються одна на одну. У хрящових риб – акул і скатів – луска утворена з міцної речовини – дентину та вкрита емаллю. Коли росте риба, росте і її луска. Вона наростає шарами з внутрішнього боку. Цей процес нагадує утворення річних кілець у деревині дерев наших широт: узимку ріст риби припиняється і поновлюється наступної весни. Отже, досліджуючи луску риби, можна визначити вік тварини.

У шкірі риб є залози, які виділяють слиз, що захищає шкіру від проникнення хвороботворних організмів та полегшує плавання, зменшуючи тертя у воді. У шкірі та лусці містяться пігменти, які надають рибам різноманітного забарвлення. Таке забарвлення може бути захисним, як у річкового окуня. Яскраве попереджувальне забарвлення можуть мати отруйні риби. Камбала, яка мешкає в Чорному морі, здатна змінювати своє забарвлення залежно від тла навколишнього середовища.

• Шкіра амфібій гола (мал. 185. Б), у ній багато залоз, виділення яких – слиз – зволожує поверхню тіла і полегшує газообмін через шкіру. Слиз також захищає тварин від проникнення хвороботворних мікроорганізмів. У саламандри плямистої, кумок, деяких видів ропух у шкірі є отруйні залози. їхній слиз захищає тварин від нападу хижаків.

• Зовнішній шар шкіри рептилій роговіє (мал. 185. В). Шкіра суха, майже без залоз, укрита роговими лусками, щитками або пластинками – похідними покривного епітелію. Такі покриви захищають тварин від механічних ушкоджень та зайвих втрат вологи, що дуже важливо для існування в посушливих умовах. Щільний покрив заважає росту рептилій, тому він періодично замінюється під час линяння.

• Наявність пір’яного покриву є однією з необхідних умов польоту в птахів. Він робить тіло птахів обтічним. Шкіра птахів, як і рептилій, суха, майже позбавлена залоз (мал. 186. А). Вона утворює різноманітні рогові похідні: наддзьобок і піддзьобок, кігті на кінцях пальців і рогові лусочки, що вкривають нижню частину ніг, пір’я. Пір’яний покрив зазвичай двічі на рік змінюється під час линяння.

Мал. 185. Схема будови покривів кісткової риби (А), амфібії (Б) і рептилії (В): 1 – дерма (власне шкіра); 2 – епітелій; 3 – луска риби; 4 – залози, що виділяють слиз; 5 – рогові луски рептилій

• У ссавців шкіра досить еластична і має складну будову (мал. 186. Б). Ви вже знаєте, що в ній добре розвинені різні типи залоз: потові, сальні, молочні, пахучі.

Потові залози беруть участь у регуляції температури тіла та у виведенні з організму продуктів обміну речовин. Секрет потових залоз бере участь й у створенні індивідуального запаху тварин. Цікаво, що китоподібні, які є постійними мешканцями водойм, потових залоз не мають (поміркуйте чому).

Виділення сальних залоз змащують волосся та поверхню шкіри, запобігаючи їхньому зношуванню та намоканню. Крім того, вони гальмують розмноження та розвиток хвороботворних організмів і певним чином запобігають їхньому проникненню в організм тварини.

Мал. 186. Схема будови покривів птахів (А) і ссавців (Б): 1 – дерма (власне шкіра); 2 – епітелій; 3 – пір’я; 4 – волосся; залози: потові (5) та сальні (6)

Виділення пахучих залоз ссавці використовують для мічення своєї території. За запахом, який вони створюють, малята знаходять батьків або батьки розшукують своє потомство. Деякі види, як-от скунс, що мешкає в Північній Америці, виділенням пахучих залоз відлякує ворогів. Залози, розташовані навколо анального отвору, можуть викидати свій секрет на відстань у декілька метрів. Запах пахучих залоз скунсів такий стійкий, що в разі потрапляння на одяг людини від нього важко позбутись.

Молочні залози самок ссавців виділяють молоко для вигодовування дитинчат

За рахунок епітелію шкіри у ссавців утворюються різні похідні: волоски, кігті, нігті, копита, роги тощо. У деяких видів тварин (їжаків, дикобразів тощо) волосся може видозмінюватись на голки, що виконують функцію захисту від ворогів.

Під власне шкірою є шар жирової клітковини. Він найкраще розвинений у мешканців водойм. Жир допомагає зберігати тепло тіла. Крім того, він легший за воду, і тому добре розвинений шар підшкірної жирової клітковини збільшує плавучість тварини. Жир, який запасається в підшкірній жировій клітковині, є також запасом поживних речовин і джерелом води в разі її нестачі в навколишньому середовищі.

ДОВЕДЕМО НА ПРАКТИЦІ

Лабораторне дослідження особливостей покривів тіла тварин

Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: колекції пір’я тварин і луски риб, опудала птахів, ссавців, колекції ракоподібних; вологі препарати риб, амфібій і рептилій.

1. Розгляньте представників ракоподібних, запропонованих учителем або вчителькою. Дослідіть твердість їхнього хітинового покриву. Яке значення такого покриву?

2. Дослідіть вологі препарати риб і набори луски. Як луска розташована на шкірі риби? Яке її значення?

3. Розгляньте і дослідіть зовнішні покриви жаби. Яке значення слизу, що вкриває шкіру?

4. Розгляньте і дослідіть вологі препарати ящірки чи вужа. Чим утворений покрив тіла рептилій? Яка роль лусочок на їхньому тілі?

5. Розгляньте опудало птаха. Зверніть увагу на пір’яний покрив на крилах, тулубі та хвості. Дослідіть розміщення пір’я на тілі. Яку роль відіграє пір’я в житті птаха?

6. Розгляньте опудало ссавця. Дослідіть його волосяний покрив на твердість і густоту. Яка його роль у житті ссавців?

Біологічний словничок: покривний епітелій, кутикула.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

1. Яку роль відіграють покриви тварин? 2. Що характерне для покривів молюсків? 3. Що спільного та відмінного в будові покривів амфібій і рептилій? 4. Що характерно для покривів ссавців?

Обговоріть у групах

Які особливості покривів різних груп тварин?

Для допитливих і кмітливих

Що спільного та відмінного в покривах кільчастих червів і членистоногих?

Типи клітин в організмі людини

Клітини в людському тілі нараховуються трильйонами і бувають різних форм і розмірів. Ці крихітні структури є основною одиницею живих організмів. Клітини складаються з тканин , тканини утворюють органи, органи утворюють системи органів , а системи органів працюють разом, щоб створити організм і підтримувати його в житті.

Кожен тип клітин в організмі людини спеціально обладнаний для своєї ролі. Клітини травної системи , наприклад, значно відрізняються за структурою та функціями від клітин скелетної системи. Клітини тіла залежать одна від одної, щоб забезпечити функціонування організму як єдиного цілого. Існують сотні типів клітин, але нижче наведено 11 найпоширеніших.

Стовбурові клітини

Авторство: Наукова фотобібліотека – STEVE GSCHMEISSNER/Brand X Pictures/Getty Images

Стовбурові клітини унікальні тим, що вони виникають як неспеціалізовані клітини та мають здатність розвиватися в спеціалізовані клітини, які можна використовувати для побудови конкретних органів або тканин. Стовбурові клітини можуть ділитися і реплікуватися багато разів, щоб поповнити і відновити тканину. У галузі дослідження стовбурових клітин вчені користуються властивостями відновлення цих структур, використовуючи їх для створення клітин для відновлення тканин, трансплантації органів і для лікування захворювань.

Кісткові клітини

Кольорова скануюча електронна мікрофотографія (SEM) пошкодженого заморожуванням остеоцита (фіолетовий), оточеного кісткою (сірий).

Стів Гшмайснер/Бібліотека наукових фотографій/Getty Images

Кістки — це тип мінералізованої сполучної тканини , яка є основним компонентом скелетної системи . Кістки складаються з матриці колагену та мінералів фосфату кальцію. В організмі є три основні типи кісткових клітин: остеокласти, остеобласти та остеоцити.

Остеокласти — це великі клітини, які розкладають кістку для резорбції та асиміляції під час загоєння. Остеобласти регулюють мінералізацію кісток і виробляють остеоїд, органічну речовину кісткової матриці, яка мінералізується, утворюючи кістку. Остеобласти дозрівають, утворюючи остеоцити. Остеоцити допомагають у формуванні кісток і допомагають підтримувати баланс кальцію.

Клітини крові

Наукова фототека – SCIEPRO/Getty Images

Від транспортування кисню по всьому тілу до боротьби з інфекцією, активність клітин крові життєво важлива для життя. Клітини крові виробляються кістковим мозком . Трьома основними типами клітин крові є еритроцити , лейкоцити та тромбоцити .

Еритроцити визначають групу крові і відповідають за транспортування кисню. Лейкоцити — це клітини імунної системи , які знищують хвороботворні мікроорганізми та забезпечують імунітет. Тромбоцити допомагають згортатися крові, щоб запобігти надмірній втраті крові через розбиті або пошкоджені кровоносні судини .

М’язові клітини

М’язові клітини утворюють м’язову тканину , яка забезпечує всі рухи тіла. Три типи м’язових клітин: скелетні, серцеві та гладкі. Скелетна м’язова тканина прикріплюється до кісток, щоб полегшити довільний рух. Ці м’язові клітини покриті сполучною тканиною, яка захищає і підтримує пучки м’язових волокон.

Клітини серцевого м’яза утворюють мимовільний м’яз або м’яз, для роботи якого не потрібно свідомого зусилля, який знаходиться в серці . Ці клітини сприяють скороченню серця і з’єднані одна з одною вставними дисками, які забезпечують синхронізацію серцевого ритму .

Гладка м’язова тканина не є посмугованою, як серцевий і скелетний м’яз. Гладкі м’язи — це мимовільні м’язи, які вистилають порожнини тіла та формують стінки багатьох органів, таких як нирки , кишечник, кровоносні судини та легеневі дихальні шляхи.

Жирові клітини

Адипоцити (жирові клітини) зберігають енергію як ізоляційний шар жиру, і більшу частину об’єму клітини займає велика крапля ліпіду (жиру або олії).

Стів Гшмайснер/Бібліотека наукових фотографій/Getty Images

Жирові клітини, також звані адипоцитами, є основним клітинним компонентом жирової тканини . Адипоцити містять краплі накопиченого жиру (тригліцеридів), які можна використовувати для отримання енергії. Коли жир накопичується, його клітини стають округлими і набряклими. При використанні жиру його клітини зменшуються. Жирові клітини також виконують важливу ендокринну функцію : вони виробляють гормони , які впливають на метаболізм статевих гормонів, регуляцію артеріального тиску, чутливість до інсуліну, накопичення та використання жиру, згортання крові та сигналізацію клітин.

Клітини шкіри

На цьому зображенні показано плоскі клітини з поверхні шкіри. Це плоскі ороговілі мертві клітини, які постійно відшаровуються та замінюються новими клітинами знизу.

Наукова фототека/Getty Images

Шкіра складається з шару епітеліальної тканини ( епідермісу ), який підтримується шаром сполучної тканини (дерми) і нижнім підшкірним шаром. Зовнішній шар шкіри складається з плоских плоских епітеліальних клітин, які щільно прилягають один до одного. Шкіра виконує широкий спектр функцій. Він захищає внутрішні структури організму від пошкоджень, запобігає зневодненню, діє як бар’єр проти мікробів, накопичує жир, виробляє вітаміни та гормони.

Нервові клітини

Science Picture Co/Collection Mix: Subjects/Getty Images

Нервові клітини або нейрони є основною одиницею нервової системи . Нерви надсилають сигнали між мозком , спинним мозком та іншими органами тіла за допомогою нервових імпульсів. За будовою нейрон складається з тіла клітини і нервових відростків. Центральне тіло клітини містить ядро ​​нейрона , відповідну цитоплазму та органели . Нервові відростки є «пальцеподібними» виступами (аксонами та дендритами), які відходять від тіла клітини та передають сигнали.

Ендотеліальні клітини

Доктор Торстен Віттман/Бібліотека наукових фотографій/Getty Images

Ендотеліальні клітини утворюють внутрішню оболонку серцево- судинної системи та структур лімфатичної системи . Вони складають внутрішній шар кровоносних судин, лімфатичних судин і органів, включаючи мозок, легені , шкіру та серце. Ендотеліальні клітини відповідають за ангіогенез або створення нових кровоносних судин. Вони також регулюють рух макромолекул, газів і рідини між кров’ю та навколишніми тканинами, а також допомагають контролювати артеріальний тиск.

Статеві клітини

Science Picture Co/Collection Mix/Getty Images

Статеві клітини або гамети — це репродуктивні клітини, створені в чоловічих і жіночих статевих залозах , які породжують нове життя. Чоловічі статеві клітини або сперматозоїди рухливі та мають довгі хвостикі виступи, які називаються джгутиками . Жіночі статеві клітини або яйцеклітини є нерухомими та відносно великими порівняно з чоловічими гаметами. При статевому розмноженні статеві клітини об’єднуються під час запліднення , утворюючи нову особину. У той час як інші клітини організму розмножуються шляхом мітозу , гамети розмножуються шляхом мейозу .

Клітини підшлункової залози

Стів Гшмайснер/Бібліотека наукових фотографій/Getty Images

Підшлункова залоза функціонує як екзокринний і ендокринний орган, тобто вона виділяє гормони як через протоки, так і безпосередньо в інші органи. Клітини підшлункової залози важливі для регуляції рівня глюкози в крові, а також для перетравлення білків, вуглеводів і жирів.

Екзокринні ацинарні клітини, які виробляє підшлункова залоза, виділяють травні ферменти, які транспортуються протоками до тонкої кишки. Дуже невеликий відсоток клітин підшлункової залози виконує ендокринну функцію або виділяє гормони в клітини і тканини. Ендокринні клітини підшлункової залози знаходяться в невеликих скупченнях, які називаються острівцями Лангерганса. Гормони, що виробляються цими клітинами, включають інсулін, глюкагон і гастрин.

Ракові клітини

Стів Гшмайснер/Бібліотека наукових фотографій/Getty Images

На відміну від усіх інших перерахованих клітин, ракові клітини руйнують організм. Рак є результатом розвитку аномальних властивостей клітин, які змушують клітини неконтрольовано ділитися та поширюватися в інші місця. Розвиток ракових клітин може виникнути внаслідок мутацій, спричинених впливом хімічних речовин, радіації та ультрафіолетового світла. Рак також може мати генетичне походження, наприклад помилки реплікації хромосом і віруси ДНК , що викликають рак .

Раковим клітинам дозволяється швидко поширюватися, оскільки вони розвивають знижену чутливість до сигналів, що перешкоджають росту, і швидко проліферують за відсутності команд зупинки. Вони також втрачають здатність піддаватися апоптозу або запрограмованій смерті клітин, що робить їх ще більш грізними.