Айзек Азимов - Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Однако может случиться так, что толстая кишка проталкивает пищу слишком быстро, иногда из-за инфекции, которая сильно раздражает кишечник. В таком случае у жидкости мало шансов для всасывания, а фекалии водянистые. Это – понос, частый жидкий стул, или диарея (что по-гречески означает «сквозной поток»). Диарея, подобно рвоте, изнуряет организм, не говоря уже о той инфекционной болезни, которая, возможно, ее вызвала. В результате происходит потеря столь необходимой воды и неорганических ионов. Младенцев, которые имеют ограниченный водный запас, нелеченая диарея может легко привести к фатальному исходу.

Как я уже объяснял, кислород попадает в кровь через дыхательную систему, а пища – через пищеварительную. И то и другое переносится к отдельным клеткам организма с помощью системы кровообращения. Пища и кислород сочетаются в клетках, чтобы обеспечить организм энергией. Однако в этом процессе вещества, из которых состоит пища, и кислород не разрушаются. Что же касается организма, атомы, из которых состоят молекулы кислорода, и различные компоненты пищи постоянны. Они просто перестраиваются, создавая новые комбинации.

Молекулы углеводов и жиров состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Когда эти молекулы объединяются с дополнительными атомами кислорода (окисление), продуктами этого объединения являются углекислый газ (состоящий из атомов кислорода и углерода) и вода (состоящая из атомов кислорода и водорода). Молекулы белка гораздо более сложные по своей структуре. Они содержат не только атомы углерода, водорода и кислорода, но также многочисленные атомы азота плюс скопление атомов серы, фосфора, железа и так далее. Белки, таким образом, в сочетании с кислородом дают не только углекислый газ и воду, по и азотосодержащие смеси, а также вещества, в состав которых входят и другие упомянутые атомы.

На все эти продукты окисления можно смотреть как на аналоги отходов, в некотором смысле как на золу, оставшуюся после того, как огонь сжег все, что горит. Процесс избавления от отходов называется экскреция , или выделение (от греческого слова «отделять»), и органы, первично участвующие в экскреции отходов, составляют экскреторную (выделительную) систему.

Двуокись углерода – это газ (углекислый), и у всех животных он перерабатывается, как и кислород, с тем лишь исключением, что этот газ движется в обратном направлении. У животных достаточно простых, чтобы существовать за счет прямой диффузии кислорода из богатой кислородом окружающей среды в бедные им клетки, происходит обратная диффузия двуокиси углерода изнутри клетки, богатой этим газом, во внешнюю среду, бедную углекислым газом.

Более сложные организмы со специальными органами для поглощения кислорода и с системой кровообращения для транспорта кислорода используют те же самые приемы для экскреции двуокиси углерода. Таким образом, по мере того как клетки усваивают пищу и кислород, двуокись углерода, которая выделяется, диффундирует из клетки во внутритканевую жидкость и в конечном итоге в кровь. В определенном смысле кровь может перерабатывать двуокись углерода гораздо легче, чем кислород, поскольку углекислый газ растворим гораздо лучше. В то время как 100 кубических сантиметров воды при температуре тела растворят только 2,5 кубического сантиметра кислорода, углекислого газа в том же объеме растворится 53 кубических сантиметра. Кроме того, некоторая часть двуокиси углерода может свободно прикрепляться к участкам молекулы гемоглобина, которые не задействованы в транспорте кислорода.

Частично растворенный в воде, частично вступивший с ней в реакцию, образовав угольную кислоту, частично в соединении с гемоглобином, углекислый газ перемещается в конечном счете в капилляры, выстилающие альвеолы легких. Здесь, в то время как кислород попадает из альвеол в кровоток, углекислый газ попадает из кровотока в альвеолы. Вдыхаемый воздух содержит только 0,03 процента двуокиси углерода, выдыхаемый воздух – около 5 процентов углекислого газа.

Выделение воды – проблема гораздо более простая. На самом деле это вовсе не проблема, поскольку вода, выделяемая при окислении пищи, присоединяется к воде, которая и так составляет 60 процентов человеческого тела. Действительно, воду нельзя считать отходами жизнедеятельности, поскольку она абсолютно необходимый компонент живой ткани, и для любого существа, живущего на сухой земле, проблема состоит не в том, как избавиться от воды, а в том, как ее сохранить. Организм, к сожалению, не может не терять воду по множеству причин. Во-первых, альвеолы водопроницаемы и всегда влажные. Они должны быть влажными, потому что диффузия кислорода и двуокиси углерода может происходить только после того, как газы растворятся в водяной пленке, покрывающей альвеолы. Сухая альвеола не будет функционировать. Выдыхаемый воздух поэтому всегда насыщен водными парами, за исключением редких случаев, когда местная атмосфера сама по себе случайно бывает насыщена водяными парами, но в этом случае наш организм теряет воду с каждым вдохом. Кроме того, мы поддерживаем температуру нашего тела постоянной, несмотря на изменения температуры окружающей среды, во многом при помощи потоотделения. Это эффективная система кондиционирования воздуха, она может с большим размахом использовать воду, которая в этом случае потеряна для нас. В последнюю очередь вода нужна нам как растворитель, поскольку отходы возникают из белков, поэтому некоторое количество воды неизбежно теряется в процессе избавления от этих отходов.