Біологія. 8 клас. Страшко

§ 26. Будова та функції шкіри. Участь шкіри в теплорегуляції. Температура тіла

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: шкіра, її будова та функції, епідерміс, дерма, меланін, пігментні клітини, придатки шкіри, потові та сальні залози, волосся, волосина, нігті, температура тіла, теплорегуляція, теплоутворення, тепловіддача, потовиділення.

Будова шкіри. Шкіра є зовнішнім покривом тіла. Вона складається в основному з епітеліальної тканини. Загальна площа шкіри — 1,5-2 м2. Вона має три шари (рис. 70). Перший, зовнішній, — епідерміс (з грецьк. над і шкіра), утворений епітеліальною тканиною. Верхній шар епітелію — це міцні, щільні, зроговілі клітини. Він називається роговим. Саме роговий шар захищає шкіру від механічних і хімічних пошкоджень, проникнення води та мікроорганізмів усередину тіла. На ділянках шкіри, які найчастіше зазнають механічного травмування, роговий шар потовщується, утворюючи мозолі.

Зроговілі клітини постійно відшаровуються. На їхньому місці утворюються нові, здатні до поділу.

Під епідермісом розміщений середній шар шкіри — дерма, або власне шкіра. У ній є кровоносні судини, рецептори, що реагують на доторкання, стискання, а також біль, холод і тепло, різні придатки, пігментні клітини. Останні містять темний пігмент — меланін (з грецьк. чорний). Під час засмагання кількість меланіну в клітині значно збільшується, і шкіра набуває коричневого кольору.

Дерма містить багато сполучнотканинних еластичних волокон, розташованих у певному напрямку. Саме ці волокна визначають індивідуальний малюнок шкіри, особливо на кінчиках пальців. Неповторність малюнка шкіри пальців використовують у судовій практиці для встановлення особи (дактилоскопія — з грецьк. палець і бачити).

Коли людина старіє, еластичні волокна частково втрачають воду, зменшуються в розмірах і на шкірі утворюються зморшки.

Рис. 70. Будова шкіри та волосини: 1 — епідерміс; 2 — дерма; 3 — підшкірна основа; 4 — корінь волосини; 5 — волосяна цибулина; 6 — артерія; 7 — вена; 8 — потова залоза; 9 — стрижень волосини; 10 — нервовий (больовий) рецептор; 11 — сальна залоза; 12 — м’яз, що піднімає волосину; 13 — колагенове волокно; 14 — механорецептор; 15 — волокна чутливих нервів; 16 — волокна вегетативних нервів

Під дермою є третій, найглибший, шар — підшкірна основа, що складається з жирового прошарку. Він захищає тіло від механічних ушкоджень, зберігає внутрішнє тепло, є місцем запасання енергетичної речовини — жиру. У підшкірній основі містяться потові та сальні залози, волосяні сумки, артерії, вени, лімфатичні судини, нерви.

Потові залози мають вигляд трубочок із вивідними протоками. Вони виділяють піт. На 98-99 % він складається з води, 0,5 % — це NaCl, а решта — продукти обміну речовин, зокрема сечовина. Найбільше потових залоз у пахвовій ділянці, на долонях і підошвах. Піт майже не має запаху. Неприємний запах буває або від хворих людей (особливо при захворюваннях легенів, нирок), або від тих, хто, не дотримуючись правил особистої гігієни, рідко миється. У поті розмножуються бактерії. Продукти їхньої життєдіяльності й особливо аміак, що при цьому утворюється, зумовлюють специфічний запах поту.

Отвори сальних залоз відкриваються у волосяний мішечок; їхній секрет — це жири, що рівномірно розподіляються по волосистій поверхні шкіри, захищаючи її від проникнення води й мікроорганізмів усередину тіла. Крім того, жир запобігає надмірному випаровуванню води з організму. Багато сальних залоз є на шкірі обличчя, але там вони не зв’язані з волосяними мішечками.

Волосся — ниткоподібні епітеліальні похідні шкіри (рис. 70). Воно вкриває майже всю поверхню тіла людини за винятком губ, долонь і підошов. Кількість волосся на тілі різна. Наприклад, на голові близько 100-150 тис. волосин. Колір волосся залежить від концентрації пігменту меланіну. Приблизно з 45-50 років кількість волосся на голові, бровах і віях зменшується, починається посивіння, спричинене поступовим зменшенням вмісту меланіну та заповненням волосини мікроскопічно малими пухирцями повітря. Нормальна швидкість росту волосся на голові — сантиметр за місяць (краще волосся росте в теплу пору року), а термін життя волосини — 4-5 років. У середньому за добу в людини випадає 30-50 волосин. Ріст волосся регулюється нервовою та ендокринною системами.

У волосині розрізняють стрижень, який виступає над поверхнею шкіри, і корінь, що міститься в дермі.

Корінь волосини розміщений у волосяному мішечку. Сюди відкривається протока сальної залози; виняток становлять волосини на обличчі: там сальні залози мають власні протоки. До волосяного мішечка також прикріплюються волокна гладеньких м’язів дерми; вони піднімають волосину. Знизу корінь розширюється й утворює волосяну цибулину. Ріст волосини відбувається завдяки поділу її клітин. Знизу до волосяної цибулини заходить волосяний сосочок — сполучнотканинний утвір конусоподібної форми. До нього підходить багато нервових волокон, а також дрібна артерія, яка розпадається на густу капілярну сітку; волосина добре постачається кров’ю й живиться. Якщо людина нормально харчується та веде здоровий спосіб життя, то має густе, гарне волосся. За поганого харчування, систематичного вживання алкоголю волосся стає тонким, тьмяним, легко скуйовджується, випадає.

Стрижень, або власне волосина, складається з мозкової речовини, укритої щільною кутикулою (з латин. шкірочка). Мозкова речовина — це зроговілі клітини, які містять щільний білок — кератин, меланін і пухирці повітря. Кутикула — це один шар плоских без’ядерних клітин, які черепицеподібно прилягають одна до одної.

Це треба пам’ятати! Миючі засоби (мило, шампунь), що використовуються для миття голови, знежирюють шкіру. Унаслідок цього сальні залози працюють більш інтенсивно, що робить волосся жирним.

Нігті — зроговілі пластинки на кінчиках пальців. Вони мають тіло, укрите нігтьовою пластиною, корінь і нігтьовий валик. Швидкість їхнього росту — 0,1 мм за добу. У нормі нігті гладенькі, прозорі та рожеві.

Функції шкіри. Шкіра має багато функцій. Це найбільший за площею орган чуттів; вона відіграє важливу роль у підтриманні імунітету людини; є органом виділення — із потом з організму виходить зайва вода, сіль і різні шкідливі речовини. Шкіра бере участь у регуляції температури тіла. У ній синтезується вітамін D. Шкіра виконує також дихальну функцію — це шкірне дихання, що становить 1-2 % від загального газообміну. Здатність шкіри до самоочищення (злущення відмерлого епітелію), наявність щільного рогового шару запобігає потраплянню хвороботворних бактерій в організм.

Завдяки своїй будові шкіра та підшкірна основа захищають організм людини від механічних і хімічних ушкоджень. Вироблення темного пігменту в шкірі запобігає шкідливій дії ультрафіолетового випромінювання сонячної радіації на організм.

Значення сталості температури для організму людини. Організм людини має дивовижні механізми, що дають їй змогу жити й працювати в різних кліматичних умовах: на Крайній Півночі й у Центральній Африці, у посушливій пустелі й туманному Лондоні. Ці фізіологічні механізми забезпечують підтримання температури тіла людини на порівняно сталому рівні.

Стала температура тіла є одним із найважливіших показників гомеостазу. Усі ферменти клітин, які беруть участь в обміні речовин та енергії, можуть нормально працювати тільки за незначного коливання температури — від 36 до 37 °С. Зниження її до 34 °С чи збільшення до 42 °С призводить до значних, але оборотних змін цих процесів. При температурі тіла нижче 30 °С або вище 42 °С ферменти клітин руйнуються, обмін речовин припиняється, людина помирає.

Підтримання сталості температури тіла забезпечує процес теплорегуляції, що триває впродовж усього життя людини. Він зумовлює утворення тепла в організмі — теплоутворення й віддавання його організмом — тепловіддачу.

Процес теплоутворення відбувається переважно хімічним шляхом, коли при розщепленні й окисненні в мітохондріях жирів, вуглеводів і білків вивільняється енергія. Частина її йде на утворення АТФ, більша частина втрачається у вигляді тепла.

Найбільше тепла в організмі людини виробляють органи з напруженим обміном речовин. Це насамперед печінка, температура якої становить 37,838 °С, і скелетні м’язи, що мають температуру 37-37,2 °С. За звичайних умов довкілля в спокійному стані в людини майже 70 % тепла утворюється за рахунок печінки і 30 % — за рахунок скелетних м’язів і внутрішніх органів. Під час фізичного навантаження, навпаки, 70 % тепла утворюється завдяки м’язам, які працюють, а решта — завдяки печінці й іншим внутрішнім органам. Регулюється температура в організмі за допомогою крові.

Регуляція теплоутворення відбувається за рахунок нервово-гуморальних механізмів і хімічним шляхом — підсиленням або послабленням обміну речовин та енергії. Впливають на цей процес температура довкілля та стан фізичної активності.

Наприклад, у холодну погоду теплоутворення в м’язах зростає, навіть якщо людина не рухається. Це відбувається так: холод діє на відповідні рецептори шкіри. Вони надсилають імпульси до головного регулятора вегетативних функцій — гіпоталамуса. У ньому є два центри — теплоутворення й тепловіддачі. Збуджуючись, центр теплоутворення надсилає сигнали до тих ланок організму, які відповідають за підвищення обміну речовин і енергії: симпатичної нервової системи, щитоподібної та надниркових залоз, печінки, скелетних м’язів тощо.

Процес тепловіддачі. Організм віддає теплову енергію за допомогою фізичних процесів. Сюди належить: тепловипромінювання, конвекція (з латин. перенесення) — рух і перемішування нагрітого тілом повітря, теплопроведення — віддавання тепла предметам, які безпосередньо стикаються з поверхнею тіла (повітря, одяг), і випаровування води з поверхні тіла й легенів.

За звичайних умов тепловіддача шляхом теплопроведення не має великого значення, оскільки повітря та одяг є поганими провідниками тепла. Тепловипромінювання, конвекція та випаровування відбуваються з різною інтенсивністю й залежать від температури та вологості повітря, стану м’язового напруження.

Наприклад, у стані фізичного спокою при температурі повітря 20 °С випромінювання тепла становить 70 %, конвекція та випаровування — по 15 % від загальної втрати тепла організмом. При підвищенні температури довкілля до 35 °С та вище тепловіддача шляхом тепловипромінювання, конвекції й теплопроведення стає неможливою, а тому сталість температури тіла забезпечується завдяки випаровуванню води з поверхні тіла та через легені. У стані значного фізичного напруження тепловіддача також зростає за рахунок випаровування: воно становить 75 % від загальної втрати тепла; на тепловипромінювання та конвекцію відповідно припадає 10 і 15 %. Випаровування води через шкіру з потом називається потовиділенням.

В умовах температурного комфорту в людини за добу з потом виділяється 0,5-0,6 л води. У дуже жарку погоду, при значному фізичному навантаженні може утворюватися до 10-12 л поту. Це захисна реакція організму людини, яка запобігає її перегріванню.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Розгляньте рис. 70, визначте особливості будови та функцій шкіри. 2. Поясніть походження слова епідерміс. 3. Поясніть біологічне значення відшаровування рогового шару епідермісу. 4. Обґрунтуйте, з якими структурними утвореннями шкіри пов’язане виконання її функцій. Поясніть, як це відбувається. 5. Які системи органів беруть участь у забезпеченні функцій шкіри? 6. Яке біологічне значення має сталість температури тіла для організму людини? 7. Поясніть фізіологічні механізми теплорегуляції. 8. Поясніть механізм взаємоузгодженості процесів теплоутворення та тепловіддачі. 9. Які органи та залози внутрішньої секреції беруть участь у підтриманні сталості температури тіла? 10. Чим пояснити той факт, що нормальна діяльність організму людини може відбуватися тільки в температурних межах 34-42 °С? 11. Яке біологічне значення процесу тепловіддачі? Чим він супроводжується?

Самостійна робота з підручником. Складіть таблицю «Будова шкіри».

Запитання для допитливих. У 1496 р. міланський герцог Моро доручив Леонардо да Вінчі підготувати новорічне свято. «Золотий вік» правління герцога мав зображати оголений хлопчик — син бідного пекаря, найнятий за гроші, якого з голови до ніг пофарбували золотою фарбою. Одразу після свята хлопчик тяжко захворів, і, незважаючи на зусилля лікарів, через три дні його не стало. Чому помер «золотий хлопчик»?

Домашнє завдання. 1. Підготуйте реферат про гігієну шкіри. 2. Складіть і заповніть таблицю «Способи підтримки температури тіла в стані спокою та під час фізичного навантаження».