Основы физиологии и анатомии человека. Профессиональные заболевания

ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ 
И АНАТОМИИ ЧЕЛОВЕКА.
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ 
ЗАБОЛЕВАНИЯ

Рекомендовано
Федеральным государственным бюджетным образовательным
учреждением высшего профессионального образования
«Московский государственный университет природообустройства»
к использованию в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность»

(регистрационный номер рецензии 2085 от 15.10.2012 г., МГУП)

Москва
ИНФРА-М
2020

С.В. СТЕПАНОВА
С.Ю. ГАРМОНОВ 

Учебное пособие

УДК 612.01
ББК 28.706
 
С79

Степанова С.В.
 Основы физиологии и анатомии человека. Профессиональные заболевания : учебное пособие / С.В. Степанова, С.Ю. Гармонов. — 
Москва : ИНФРА-М, 2020. — 205 с. — (Высшее образование: 
Бакалавриат).

ISBN 978-5-16-005326-4

Изложены основные понятия о строении и функциях организма человека, механизмах регуляции гомеостаза и процессов жизнедеятельности. 
Рассмотрены некоторые профессиональные заболевания, возникающие 
в результате воздействия вредных факторов производственной среды на 
человека.
Для студентов, обучающихся по направлению 20.03.01«Техносферная 
безопасность», 20.03.02 «Природообустройство и водопользование».

С79

УДК 612.01
ББК 28.706 

© Степанова С.В., Гармонов С.Ю., 2013 
ISBN 978-5-16-005326-4

Р е ц е н з е н т ы:
Р.Р. Нигматуллина, д-р биол. наук, профессор;
Т.А. Киселева, канд. мед. наук

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

предисловие

Познание живой природы и бесконечного многообразия ее 

форм — глобальная задача современного естествознания. Такое познание было бы невозможным без тесного взаимодействия наук о 
природе: биологии, химии, экологии и др. 

Очень важным представляется тот факт, что биология и экология, 

с тех пор как в них вошли методы химии, из описательных превратились в точные науки, ведущие исследования на молекулярном уровне. 

Химия, являясь мощным инструментом исследования и познания 

процессов, протекающих в живых организмах, играет важную роль 
в познании организма человека и его физиологических функций на 
разных уровнях его организации.

Поэтому современного эколога специалиста и бакалавра невоз
можно представить без знаний физиологии и анатомии систем органов человека при его единстве функций и форм процессов регуляции 
их жизнеобеспечения, а также без багажа знаний неотложных состояний и поражений человека в чрезвычайных ситуациях.

Эти вопросы приобретают главенствующую роль в связи с опре
деляющим влиянием качества окружающей среды и образа жизни на 
состояние здоровья человека. Ведь по данным Всемирной организации здравоохранения влияние на здоровье оказывают: образ жизни 
и среда обитания — 70%, наследственность 20% и качество медицинской помощи 10%.

В настоящее время все более возрастает антропогенная нагрузка 

на экосистемы и биосферы в целом. По этой причине инженер-эколог и бакалавр, разрабатывая технологии по очистке газовых выбросов, сточных вод или переработке отходов, должны учитывать физиологические основы жизнеобеспечения человека при воздействии 
разнообразных вредных факторов, а также возможности регуляции 
механизмов поддержания гомеостатического равновесия в организме и окружающей среде.

В структурном отношении данное издание представляет собой 

учебный материал, состоящий из двух разделов: 1) основы анатомии 
и физиологии человека; 2) основные профессиональные заболевания.

При этом изложение основ анатомии и физиологии человека и 

профессиональных заболеваний не ограничивается рамками лекционного курса и содержит материалы, полезные для самостоятельной 
работы студентов.

введение

Анатомия и физиология человека — это важнейшие биологические 

науки, изучающие строение и функции человеческого организма. Как 
устроен человек, как функционируют его органы, должен знать не 
только каждый медик и биолог, но и бакалавр, и специалист — инженер-эколог, который непосредственно занимается вопросами охраны 
здоровья человека и окружающей природной среды.

Организм человека представляет собой единую систему с общими 

законами развития, закономерностями строения и жизнедеятельности. Его функционирование подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым организмам. В то же время человек 
социален и отличается от животных развитым мышлением, интеллектом, наличием второй сигнальной системы, общественными взаимоотношениями. Особенности формы, строения тела человека 
невозможно понять без анализа функций, равно как нельзя представить особенности функции любого органа без понимания его строения. Человеческий организм состоит из большого числа органов, 
огромного количества клеток, но это не сумма отдельных частей,  
а единый слаженный живой организм. Поэтому нельзя рассматривать органы без взаимосвязи друг с другом, без объединяющей роли 
нервной и сосудистой систем.

Анатомия и физиология, входящие в число естественнонаучных 

дисциплин, составляют фундамент для последующего изучения экологии, токсикологии, микробиологии. Без этих наук о структуре и 
процессах, происходя щих в органах и их элементах, нельзя понять 
любые преобразования как в здоровом организме в условиях нормы, 
так и при заболеваниях в условиях вредного воздействия экологических факторов на организм. Ведь особенности строения тела человека, характерные для каждого индивидуума, передающиеся от родителей, определяются наследственными факторами, а также влиянием на данного человека внешней среды (экологические факторы, 
питание, физические нагрузки). Человек живет не только в условиях 
биологической среды, но и в обществе, в условиях определенных 
человеческих взаимоотношений. Поэтому он испытывает воздействие коллектива, социальных факторов. В связи с этим анатомия и 
физиология изучают человека не только как биологический объект, 
но учитывают при этом влияние на него социальной среды, условий 
труда и быта.

Особую роль при этом приобретает знание профессиональных 

заболеваний, обусловленных воздействием на организм человека 
различных факторов химической, физической и биологической природы.

Древние греки утверждали: «В здоровом теле — здоровый дух». 

Зная, как работает организм, какие факторы наиболее значимы в 
регуляции жизнедеятельности, можно предвидеть, каким образом 
возможно предотвратить нарушение функций отдельных систем и 
органов под влиянием различных вредных веществ, с которыми 
контактирует человек в результате своей производственной деятельности.

1. 
основы физиологии и анатомии человека

Анатомия — наука о строении и форме, происхождении и разви
тии организма, его органов и систем.

Истоки анатомии уходят в доисторические времена. Среди пер
вых известных истории ученых следует назвать Гиппократа (ок. 460–
377 до н.э.), Аристотеля (384–322 до н.э.), Герофила (род. ок. 304 
до н.э.). Выдающийся врач и энциклопедист древнего мира Клавдий Гален из Пергама (131–201) обобщил имеющиеся к тому времени анатомические знания, первым заинтересовался функцией 
органов. Ученый врач Востока Абу Али ибн Сина (Авиценна, 980–
1037) создал энциклопедический труд «Канон врачебной науки»,  
в котором содержались многочисленные сведения по анатомии и 
физиологии. В эпоху Возрождения анатомия, как и другие науки, 
шагнула далеко вперед. Особенно большой вклад в анатомию внесли Леонардо да Винчи (1452–1519) и Андрей Везалий (1514–1564). 
В XVII–XIX вв. анатомия обогащается все новыми и новыми фактами. В анатомии возникает и успешно развивается функциональное направление. В XVII в. были опубликованы анатомические 
труды и атласы. В XIX в. анатомия из науки описательной превратилась в науку синтетическую, функциональную. Большой вклад в 
развитие анатомии внесли русские ученые — А.П. Протасов (1724–
1796), С.Г. Зыбелин (1735–1802), А.М. Шумлянский (1748–1795), 
П.А. Загорский (1764–1846), Н.И. Пирогов (1810–1881), П.Ф. Лесгафт (1837–1909). 

Физиология человека — наука о процессах жизнедеятельности и 

механизмах их регуляции на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Начало физиологии как науки было положено трудами английского врача У. Гарвея (1578–1657), создавшего 
учение о кровообращении. Первые работы по физиологии в России 
были предприняты в XVIII в. М.В. Ломоносовым, изучавшим особенности цветного зрения и давшим классификацию вкусовых ощущений. Неоценимый вклад в развитие физиологии внесли русские 
ученые И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, В.М. Бехтерев, А.А. Ухтомский и др.

Задача физиологии — это не только установление факта, показы
вающего, что происходит с той или иной функцией во время жизнедеятельности, но и выяснение того, с помощью каких механизмов 
реализуется функция, с какой целью она обеспечивается в той или 
иной системе, органе, ткани.

Физиология изучает роль различных веществ в деятельности ор
ганизма, способы регуляции отдельных функций, взаимосвязи клеток в процессе объединения ее в органы и ткани, изменения в организме при приспособлении к неблагоприятным условиям окружающей среды. Сегодня науку физиологию подразделяют на общую 
физиологию, изучающую природу процессов, единых для организмов различных видов, а также общие закономерности реакции организма на воздействие внешней среды, и частную физиологию, которая изучает физиологию отдельных органов (печени, почек, сердца) 
или систем (нервной, кровеносной, пищеварительной и т.д.). Специальными физиологическими дисциплинами являются патологическая физиология (изучает органы и процессы, отклоняющиеся от 
нормы) и прикладная физиология (рассматривает особенности жизнедеятельности человека в специфических условиях, например в 
космосе, под водой, высоко в горах). 

Человек, как все живые существа, состоит из клеток, связанных 

между собой соединительными структурами. Сами клетки ведут себя 
как живые существа, поскольку они выполняют такие же жизненные 
функции, как и многоклеточные организмы: питаются, чтобы обеспечивать свою жизнедеятельность, используют кислород для получения энергии, отвечают на определенные раздражители и обладают 
способностью к размножению. 

Клетки делятся на прокариотические и эукариотические (рис. 1). 

Первые — это водоросли и бактерии, которые содержат генетическую информацию в одной единственной органелле, хромосоме,  
а эукариотические клетки, составляющие более сложные организмы, 
такие как человеческое тело, имеют четко дифференцированное 
ядро, в котором находится несколько хромосом с генетическим материалом. Строение клетки представлено на рис. 2.

 
а 
б

Рис. 1. Виды клеток: 

а — прокариотическая; б — эукариотическая

Рис. 2. Строение клетки

1.1. 
опорно-двигательная система

Человеческое тело представляет собой совокупность органов, 

систем и аппаратов, которые действуют слаженно, выполняя жизненно важные функции. Движение является необходимой частью 
функции связи и взаимодействия, и тело может осуществлять это 
движение благодаря опорно-двигательному аппарату. Опорно-двигательная система включает кости, мышцы и соединения костей. 
Кости — это твердые и прочные части, служащие опорой телу, мышцы — мягкие части, покрывающие кости, а соединения костей — это 
структуры, при помощи которых кости соединяются. Все кости, а их 
примерно 220, составляют систему костей, или скелет, который придает телу внешнюю конфигурацию, вид и обеспечивает ему жесткое 
и прочное устройство, защищает внутренние органы, накапливает 
минеральные соли и вырабатывает клетки крови.

Кости состоят в основном из воды и минеральных веществ, обра
зованных на основе кальция и фосфора, а также из вещества, именуемого остеином. Кость не является застывшим органом: она находится в постоянном процессе развития и разрушения. Для этого у 
кости имеются остеобласты (костеобразующие клетки) и остеокласты, клетки (разрушающие ее), чтобы не давать ей чрезмерно утолщаться. В случае перелома остеокласты разрушают осколки кости,  
а остеобласты вырабатывают новую костную ткань.

Функции опорно-двигательной системы. Скелет и мышцы — опор
ные структуры и органы движения человека. Они выполняют защитную функцию, ограничивая полости, в которых расположены внут

ренние органы. Так, сердце и легкие защищены грудной клеткой и 
мышцами груди и спины; органы брюшной полости (желудок, кишечник, почки) — нижним отделом позвоночника, костями таза, 
мышцами спины и живота; головной мозг расположен в полости 
черепа, а спинной мозг — в позвоночном канале. 

Костная ткань. Кости скелета человека образованы костной тка
нью — разновидностью соединительной ткани. Костная ткань снабжена нервами и кровеносными сосудами. Клетки ее имеют отростки. 
Межклеточное вещество составляет 2/3 костной ткани, оно твердое 
и плотное, по своим свойствам напоминает камень. 

Костные клетки и их отростки окружены мельчайшими «каналь
цами», заполненными межклеточной жидкостью. Через межклеточную жидкость канальцев происходит питание и дыхание костных 
клеток. 

Строение костей. Величина и форма костей скелета человека раз
личны. Кости могут быть длинными и короткими. 

Длинные кости называют также трубчатыми. Они полые. Такое 

строение длинных костей обеспечивает одновременно их прочность 
и легкость. Известно, что металлическая или пластмассовая трубка 
почти так же прочна, как равный ей по длине и диаметру сплошной 
стержень из того же материала. В полостях трубчатых костей находится соединительная ткань, богатая жиром, — желтый костный 
мозг. 

Головки трубчатых костей образованы губчатым веществом. Плас
тинки костной ткани перекрещиваются в направлениях, по которым 
кости испытывают наибольшее растяжение или сжатие. Такое строение губчатого вещества также обеспечивает прочность и легкость 
костей. Промежутки между костными пластинками заполнены красным костным мозгом, который является кроветворным органом. 

Короткие кости образованы в основном губчатым веществом. Та
кое же строение имеют плоские кости, например лопатки, ребра. 

Поверхность костей покрыта надкостницей. Это тонкий, но плот
ный слой соединительной ткани, сросшейся с костью. В надкостнице проходят кровеносные сосуды и нервы. Концы костей, покрытые 
хрящом, не имеют надкостницы. 

Рост костей. В детстве и юности кости людей растут в длину и 

толщину. Формирование скелета заканчивается к 22–25 годам. Рост 
кости в толщину связан с тем, что клетки внутренней поверхности 
надкостницы делятся. При этом на поверхности кости образуются 
новые слои клеток, а вокруг этих клеток — межклеточное вещество. 

В длину кости растут за счет деления клеток хрящевой ткани, по
крывающей концы костей. 

Рост костей регулируют биологически активные вещества, напри
мер гормон роста, выделяемый гипофизом. При недостаточном ко

личестве этого гормона ребенок растет очень медленно. Такие люди 
вырастают не выше детей 5–6-летнего возраста. Это карлики. 

Если в детстве гипофиз вырабатывает слишком много гормона 

роста, вырастает великан — человек ростом до 2 м и выше. 

При усилении функции гипофиза у взрослого человека непропор
ционально разрастаются некоторые части тела, например пальцы 
рук, ног, нос. 

У взрослых кости не удлиняются и не утолщаются, но замена ста
рого костного вещества новым продолжается всю жизнь. Костное 
вещество способно перестраиваться под влиянием нагрузки, действующей на скелет. Например, кости больших пальцев стопы, на 
которые опирается балерина, утолщены, их масса облегчена благодаря расширению внутренней полости. 

Чем больше нагрузка на скелет, тем активнее идут процессы об
новления и тем прочнее костное вещество. Правильно организованный физический труд, занятия физкультурой в то время, когда скелет 
еще только формируется, способствуют его развитию и укреплению. 

Состав кости. Кости образованы органическими и неорганичес
кими веществами. Значение минеральных и органических веществ 
легко выяснить, проделав простой опыт. Если долго прокаливать 
кость, то из нее удаляется вода, а органические соединения сгорают. 
Когда это делают осторожно, кость не теряет своей формы, но становится настолько хрупкой, что при прикосновении рассыпается на 
мелкие, твердые частицы, состоящие из неорганических веществ. 
Неорганические вещества придают костям твердость. 

Можно удалить из кости и неорганические соединения — карбо
нат и фосфат кальция. Для этого кость выдерживают в течение суток 
в 10%-ном растворе НС1. Соли кальция постепенно растворяются, 
и кость становится настолько гибкой, что ее можно завязать в узел. 
Органические соединения придают кости гибкость и упругость. 

Сочетание твердости неорганических соединений с упругостью 

органических обеспечивает прочность костей. Наиболее прочные 
кости взрослого, но не старого человека. 

1.1.1. 
скелет человека

Соединение костей. Скелет взрослого человека состоит примерно 

из 220 костей, которые соединены между собой. Некоторые соединения костей совершенно неподвижны, например соединения костей черепа (швы), другие — подвижны или полуподвижны. 

Подвижные соединения костей называют суставами, например 

бедренный, коленный, локтевой суставы. На одной из костей, сочленяющихся в суставе, обычно находится ямка — суставная впадина. 
В нее входит соответствующая ей по форме головка другой из сочленяющихся костей. Впадина и головка покрыты слоем блестящего