Механические свойства биологических тканей

Кировская Государственная Медицинская Академия

Кафедра физики и медицинской информатики 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

« Механические свойства биологических тканей» 
 

                                                                              Выполнила студентка 1 курса

                                                                              стоматологического факультета

                                                                              группы С-193 Дробитько Диана 
 
 

Киров 2012

Оглавление

I Биологические ткани организма…………………………………………...стр.3

II Механические свойства биологических тканей…………………………стр.8

1. Кожа. Структура и ее механические свойства ………………………..…стр 9

2. Мышечная ткань и ее механические свойства…………………….……стр.13

3. Сосудистая ткань  Эластические свойства сосудов……………………стр.17

4. Костная ткань………………………………………………………......…стр.19

Список использованной литературы ……………………………….……...стр.21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

I Биологические ткани организма

Организм человека — сложная целостная саморегулирующаяся и самовозобновляющаяся система, состоящая  из огромного количества клеток. На уровне клеток происходят все важнейшие  процессы; обмен веществ, рост, развитие и размножение. Клетки и неклеточные  структуры объединяются в ткани, органы, системы органов и целостный  организм.

Ткани— это совокупность клеток и неклеточных структур (неклеточных веществ), сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям.

Выделяют 4 основные группы тканей:

• Эпителиальные
• Мышечные
• Соединительные
• Нервная

Эпителиальные ткани являются пограничными, так как покрывают организм снаружи и выстилают изнутри полые органы и стенки полостей тела. Особый вид эпителиальной ткани —железистый эпителий — образует большинство желез (щитовидную, потовые, печень и др.), клетки которых вырабатывают тот или иной секрет. Эпителиальные ткани имеют следующие особенности: их клетки тесно прилегают друг к другу, образуя пласт, межклеточного вещества очень мало; клетки обладают способностью к восстановлению (регенерации).

Эпителиальные клетки по форме могут быть плоскими, цилиндрическими, кубическими. По количеству пластов эпителии бывают однослойные  и многослойные.

Примеры эпителиев: однослойный плоский выстилает  грудную и брюшную полости  тела; многослойный плоский образует наружный слой кожи (эпидермис); однослойный цилиндрический выстилает большую часть кишечного тракта; многослойный цилиндрический — полость верхних дыхательных путей); однослойный кубический образует канальцы нефронов почек.

Функции эпителиальных  тканей; защитная, секреторная, всасывания.  

Мышечные  ткани обусловливают все виды двигательных процессов внутри организма, а также перемещение организма и его частей в пространстве. Это обеспечивается за счет особых свойств мышечных клеток — возбудимости и сократимости. Во всех клетках мышечных тканей содержатся тончайшие сократительные волоконца — миофибриллы, образованные линейными молекулами белков — актином и миозином. При скольжении их относительно друг друга происходит изменение длины мышечных клеток.

Различают 3 вида мышечной ткани:

• Поперечнополосатая
• Гладкая
• Сердечная

Поперечнополосатая (скелетная) мышечная ткань построена из множества многоядерных волокноподобных клеток длиной 1—12 см. Наличие миофибрилл со светлыми и темными участками, по-разному преломляющих свет (при рассмотрении их под микроскопом), придает клетке характерную поперечную исчерченность, что и определило название этого вида ткани. Из нее построены все скелетные мышцы, мышцы языка, стенок ротовой полости, глотки, гортани, верхней части пищевода, мимические, диафрагма. Особенности поперечнополосатой мышечной ткани: быстрота и произвольность, потребление большого количества энергии и кислорода, быстрая утомляемость.

Сердечная ткань состоит из поперечно исчерченных одноядерных мышечных клеток, но обладает иными свойствами. Клетки расположены не параллельным пучком, как скелетные, а ветвятся, образуя единую сеть. Благодаря множеству клеточных контактов поступающий нервный импульс передается от одной клетки к другой, обеспечивая одновременное сокращение, а затем расслабление сердечной мышцы, что позволяет ей выполнять насосную функцию.

 Гладкая мышечная ткань не имеет поперечной исчерченности, они веретеновидные, одноядерные, их длина около 0,1 мм. Этот вид ткани участвует в образовании стенок трубко-образных внутренних органов и сосудов (пищеварительного тракта, матки, мочевого пузыря, кровеносных и лимфатических сосудов). Особенности гладкой мышечной ткани: непроизвольность и небольшая сила сокращений, способность к длительному тоническому сокращению, меньшая утомляемость, небольшая потребность в энергии и кислороде.  

Соединительные  ткани (ткани внутренней среды) объединяют группы тканей мезодермального происхождения, очень различных по строению и выполняемым функциям. Виды соединительной ткани: костная, хрящевая, подкожная жировая клетчатка, связки, сухожилия, кровь, лимфа и др. Общей характерной чертой строения этих тканей является рыхлое расположение клеток, отделенных друг от друга хорошо выраженным межклеточным веществом, которое образовано различными волокнами белковой природы (коллагеновыми, эластическими) и основным аморфным веществом.

У каждого вида соединительной ткани особое строение межклеточного вещества, а следовательно, и разные обусловленные им функции. Например, в межклеточном веществе костной ткани располагаются кристаллы солей (преимущественно соли кальция), которые и придают костной ткани особую прочность. Поэтому костная ткань выполняет защитную и опорную функции.  

Кровь— разновидность соединительной ткани, у которой межклеточное вещество жидкое (плазма), благодаря чему одной из основных функций крови является транспортная (переносит газы, питательные вещества, гормоны, конечные продукты жизнедеятельности клеток и др.).

Межклеточное  вещество рыхлой волокнистой соединительной ткани, находящейся в прослойках между органами, а также соединяющей  кожу с мышцами, состоит из аморфного  вещества и свободно расположенных  в разных направлениях эластических волокон. Благодаря такому строению межклеточного вещества кожа подвижна. Эта ткань выполняет опорную, защитную и питательную функции.  

Нервная ткань, из которой построены головной и спинной мозг, нервные узлы и сплетения, периферические нервы, выполняет функции восприятия, переработки, хранения и передачи информации, поступающей как из окружающей среды, так и от органов самого организма. Деятельность нервной системы обеспечивает реакции организма на различные раздражители, регуляцию и координацию работы всех его органов.

Основными свойствами нервных клеток —нейронов, образующих нервную ткань, являются возбудимость и проводимость. Возбудимость — это способность нервной ткани в ответ на раздражение приходить в состояние возбуждения, а проводимость — способность передавать возбуждение в форме нервного импульса другой клетке (нервной, мышечной, железистой). Благодаря этим свойствам нервной ткани осуществляется восприятие, проведение и формирование ответной реакции организма на действие внешних и внутренних раздражителей.

Нервная клетка, или нейрон, состоит из тела и отростков двух видов. Тело нейрона представлено ядром и окружающей его областью цитоплазмы. Это метаболический центр нервной клетки; при его разрушении она погибает. Тела нейронов располагаются преимущественно в головном и спинном мозге, т. е. в центральной нервной системе (ЦНС), где их скопления образуют серое вещество мозга. Скопления тел нервных клеток за пределами ЦНС формируют нервные узлы, или ганглии. Короткие, древовидно ветвящиеся отростки, отходящие от тела нейрона, называются дендритами. Они выполняют функции восприятия раздражения и передачи возбуждения в тело нейрона.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II Механические свойства биологических тканей

Важнейшими механическими свойствами биологических тканей, благодаря которым осуществляются разнообразные механические явления, такие как функционирование опорно-двигательного аппарата, процессы деформаций тканей и клеток, распространение волн упругой деформации, сокращения и расслабление мышц, движение жидких и газообразных биологических сред. Среди этих свойств выделяют:

• упругость - способность тел возобновлять размеры (форму или объем) после снятие нагрузок;
• жесткость - способность материала противодействовать внешней нагрузкой; эластичность - способность материала изменять размеры под действием внешних нагрузок;
• прочность - способность тел противодействовать разрушению под действием внешних сил;
• пластичность - способность тел хранить (полностью или частично) изменение размеров после снятия нагрузок;
• хрупкость - способность материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций;
• вязкость - динамическое свойство, которое характеризует способность тела противодействовать изменению его формы при действии тангенциальных напряжений;
• текучесть - динамическое свойство среды, которое характеризует

способность отдельных его слоев перемещаться с некоторой скоростью в пространстве относительно других слоев этой среды. 
 
 

1. Кожа. Структура и  ее механические  свойства

Кожа представляет собой не только совершенный покров тела, но является сложным органом, выполняющим важные функции:

• поддержание гомеостаза;
• участие в процессе терморегуляции,
• регуляция общего обмена веществ в организме,
• секреторная функция (работа сальных и потовых желез),
• защита от повреждающего действия механических, физических, химических, инфекционных агентов.

Она представляет собой обширное рецепторное поле, воспринимающее извне и передающее в ЦНС целый ряд ощущений. Кожа — граница раздела между телом  и окружающей средой, поэтому она  обладает значительной механической прочностью.

Кожа — самый  крупный орган тела, важная анатомо-физиологическая  часть целостного организма. При  различных заболеваниях, в том  числе и внутренних органов, в  коже происходят те или иные изменения. Ее часто рассматривают как гетерогенную ткань, состоящую из трех наложенных друг на друга слоев, которые тесно связаны между собой, но четко различаются по природе, структуре, свойствам. Эпидермис покрыт сверху роговым слоем.

До недавнего  времени кожа привлекала недостаточное  внимание исследователей. Ситуация стала  меняться сравнительно недавно. Последние  исследования привели к лучшему  пониманию особенностей этого органа. В большинстве областей тела человека толщина кожи составляет несколько миллиметров. Кожа состоит из трех слоев:

• наружного — эпидермиса
• основного или собственно дермы
• подкожной жировой клетчатки

Верхний слой —  эпидермис, состоит из многослойного ороговевшего эпителия, имеющего толщину от 0,1 до 1,5 мм. В тех участках , где кожа малоподвижна и подвергается значительным механическим воздействиям, эпидермис значительно толще. На стопах, ладонях и красной кайме губ толщина эпидермиса составляет 0,2-0,9 мм. На веках он очень тонок. Общая площадь эпидермиса — 1,5-2 м2. Масса — около 0,5 кг. Эпидермис состоит из нескольких слоев клеток. Наружный роговой слой эпидермиса состоит из мертвых клеток (чешуек), богатых белком кератином, которые постоянно слущиваются с поверхности кожи. Кератин может составлять 85% всех белков в слое. Ниже находится роговой слой. Из-за плотной упаковки он имеет значительную прочность и играет роль механического барьера. Толщина рогового слоя в разных участках кожи различна (обычно, от 10 до 20 мкм). Наибольшей толщины (до 600 мкм) он достигает в эпидермисе кожи ладоней и подошв. У мужчин роговой слой толще, чем у женщин. С возрастом этот слой истончается.