Circoli circolari nell'uomo: evoluzione, struttura e lavoro di grandi e piccoli, caratteristiche aggiuntive. Circolazione sanguigna Il lavoro del cuore e la sua regolazione. Igiene del sistema circolatorio
Questo è il movimento continuo del sangue attraverso un cuore chiuso sistema vascolare, garantendo lo scambio di gas nei polmoni e nei tessuti del corpo.
Oltre a fornire ossigeno ai tessuti e agli organi e a rimuovere da essi l'anidride carbonica, la circolazione sanguigna fornisce sostanze nutritive, acqua, sali, vitamine, ormoni alle cellule e rimuove i prodotti finali del metabolismo, mantiene inoltre una temperatura corporea costante, garantisce la regolazione umorale e l'interconnessione degli organi e dei sistemi di organi del corpo.
Il sistema circolatorio è costituito dal cuore e dai vasi sanguigni che penetrano in tutti gli organi e tessuti del corpo.
La circolazione sanguigna inizia nei tessuti dove il metabolismo avviene attraverso le pareti dei capillari. Il sangue, che ha ceduto ossigeno agli organi e ai tessuti, entra nella metà destra del cuore e da questa viene inviato alla circolazione polmonare, dove il sangue, saturo di ossigeno, ritorna al cuore, entrando nella metà sinistra, e viene nuovamente distribuiti in tutto il corpo (circolazione sistemica).
Cuore - corpo principale sistema circolatorio. È un vuoto organo muscolare, costituito da quattro camere: due atri (destro e sinistro), separati da un setto interatriale, e due ventricoli (destro e sinistro), separati da un setto interventricolare. L'atrio destro comunica con il ventricolo destro attraverso la tricuspide e atrio sinistro con il ventricolo sinistro - attraverso la valvola bicuspide. Il peso medio di un cuore umano adulto è di circa 250 g nelle donne e di circa 330 g negli uomini. La lunghezza del cuore è di 10-15 cm, la dimensione trasversale è di 8-11 cm e la dimensione anteroposteriore è di 6-8,5 cm Il volume del cuore negli uomini è in media 700-900 cm 3 e nelle donne - 500-600 cm3.
Le pareti esterne del cuore sono formate dal muscolo cardiaco, che è simile nella struttura ai muscoli striati. Tuttavia, il muscolo cardiaco si distingue per la sua capacità di contrarsi ritmicamente in modo automatico grazie agli impulsi che nascono nel cuore stesso, indipendentemente dagli influssi esterni (cuore automatico).
La funzione del cuore è quella di pompare ritmicamente il sangue nelle arterie, che vi arriva attraverso le vene. Il cuore batte circa 70-75 volte al minuto quando il corpo è a riposo (1 volta ogni 0,8 s). Più della metà di questo tempo riposa, si rilassa. L'attività continua del cuore è costituita da cicli, ciascuno dei quali è costituito da contrazione (sistole) e rilassamento (diastole).
Esistono tre fasi dell’attività cardiaca:
- la contrazione degli atri - sistole atriale - richiede 0,1 s
- la contrazione dei ventricoli - sistole ventricolare - richiede 0,3 s
- pausa generale - diastole (rilassamento simultaneo degli atri e dei ventricoli) - dura 0,4 s
Pertanto, durante l'intero ciclo, gli atri lavorano per 0,1 s e riposano per 0,7 s, i ventricoli lavorano per 0,3 s e riposano per 0,5 s. Questo spiega la capacità del muscolo cardiaco di lavorare senza stancarsi per tutta la vita. L'elevata prestazione del muscolo cardiaco è dovuta all'aumento dell'afflusso di sangue al cuore. Circa il 10% del sangue espulso dal ventricolo sinistro nell'aorta entra nelle arterie che da esso si diramano, che riforniscono il cuore.
Arterie- vasi sanguigni che trasportano il sangue ossigenato dal cuore agli organi e ai tessuti (solo l'arteria polmonare trasporta il sangue venoso).
La parete dell'arteria è rappresentata da tre strati: la membrana del tessuto connettivo esterno; medio, costituito da fibre elastiche e muscoli lisci; interno, formato da endotelio e tessuto connettivo.
Nell'uomo, il diametro delle arterie varia da 0,4 a 2,5 cm, mentre il volume totale di sangue nel sistema arterioso è in media di 950 ml. Le arterie si ramificano gradualmente in vasi sempre più piccoli: le arteriole, che si trasformano in capillari.
Capillari(dal latino “capillus” - pelo) - i vasi più piccoli (il diametro medio non supera 0,005 mm, o 5 micron), che penetrano negli organi e nei tessuti degli animali e degli esseri umani che hanno un sistema circolatorio chiuso. Collegano piccole arterie - arteriole con piccole vene - venule. Attraverso le pareti dei capillari, costituiti da cellule endoteliali, vengono scambiati gas e altre sostanze tra il sangue e i vari tessuti.
Vienna- vasi sanguigni che trasportano sangue saturo di anidride carbonica, prodotti metabolici, ormoni e altre sostanze dai tessuti e dagli organi al cuore (ad eccezione delle vene polmonari, che trasportano sangue arterioso). La parete di una vena è molto più sottile ed elastica della parete di un'arteria. Le vene di piccole e medie dimensioni sono dotate di valvole che impediscono al sangue di refluire in questi vasi. Nell'uomo, il volume del sangue nel sistema venoso è in media di 3200 ml.
Cerchi di circolazione
Il movimento del sangue attraverso i vasi fu descritto per la prima volta nel 1628 dal medico inglese W. Harvey.
Negli esseri umani e nei mammiferi, il sangue si muove attraverso un sistema cardiovascolare chiuso, costituito dalla circolazione sistemica e polmonare (Fig.).
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Il grande cerchio parte dal ventricolo sinistro, trasporta il sangue in tutto il corpo attraverso l'aorta, somministra ossigeno ai tessuti nei capillari, assorbe anidride carbonica, passa da arterioso a venoso e ritorna attraverso la vena cava superiore e inferiore all'atrio destro. La circolazione polmonare inizia dal ventricolo destro e trasporta il sangue attraverso l'arteria polmonare fino ai capillari polmonari. Qui il sangue rilascia anidride carbonica, è saturo di ossigeno e scorre attraverso le vene polmonari fino all'atrio sinistro. Dall'atrio sinistro, attraverso il ventricolo sinistro, il sangue ritorna grande cerchio circolazione sanguigna |
Circolazione polmonare- circolo polmonare - serve ad arricchire il sangue di ossigeno nei polmoni. Inizia dal ventricolo destro e termina nell'atrio sinistro.
Dal ventricolo destro del cuore sangue deossigenato entra nel tronco polmonare (arteria polmonare comune), che presto si divide in due rami, trasportando il sangue ai polmoni destro e sinistro.
Nei polmoni le arterie si diramano nei capillari. Nelle reti capillari che si intrecciano attorno alle vescicole polmonari, il sangue cede anidride carbonica e riceve in cambio un nuovo apporto di ossigeno (respirazione polmonare). Il sangue saturo di ossigeno acquisisce un colore scarlatto, diventa arterioso e scorre dai capillari nelle vene che, fondendosi in quattro vene polmonari (due per lato), sfociano nell'atrio sinistro del cuore. La circolazione polmonare termina nell'atrio sinistro e il sangue arterioso che entra nell'atrio passa attraverso l'apertura atrioventricolare sinistra nel ventricolo sinistro, dove inizia la circolazione sistemica. Di conseguenza, il sangue venoso scorre nelle arterie della circolazione polmonare e il sangue arterioso scorre nelle sue vene.
Circolazione sistemica- corporeo: raccoglie il sangue venoso dalla metà superiore e inferiore del corpo e distribuisce allo stesso modo il sangue arterioso; inizia dal ventricolo sinistro e termina nell'atrio destro.
Dal ventricolo sinistro del cuore, il sangue scorre nel vaso arterioso più grande: l'aorta. Il sangue arterioso contiene i nutrienti e l'ossigeno necessari al funzionamento del corpo ed è di colore scarlatto brillante.
L'aorta si ramifica in arterie che raggiungono tutti gli organi e tessuti del corpo e attraverso di essi si diramano nelle arteriole e poi nei capillari. I capillari, a loro volta, si riuniscono nelle venule e poi nelle vene. Attraverso la parete dei capillari avviene il metabolismo e lo scambio di gas tra il sangue e i tessuti del corpo. Il sangue arterioso che scorre nei capillari cede sostanze nutritive e ossigeno e riceve in cambio prodotti metabolici e anidride carbonica (respirazione dei tessuti). Di conseguenza il sangue che entra nel letto venoso è povero di ossigeno e ricco di anidride carbonica e quindi ha un colore scuro - sangue venoso; Quando si sanguina, è possibile determinare dal colore del sangue quale vaso è danneggiato: un'arteria o una vena. Le vene si fondono in due grandi tronchi: la vena cava superiore e inferiore, che sfociano nell'atrio destro del cuore. Questa sezione del cuore termina la circolazione sistemica (corporea).
Il complemento del cerchio massimo è terzo circolo (cardiaco) della circolazione sanguigna, al servizio del cuore stesso. Inizia con le arterie coronarie del cuore che emergono dall'aorta e termina con le vene del cuore. Questi ultimi si fondono nel seno coronarico, che sfocia nell'atrio destro, e le rimanenti vene si aprono direttamente nella cavità dell'atrio.
Movimento del sangue attraverso i vasi
Qualsiasi liquido scorre da un luogo in cui la pressione è maggiore a dove è inferiore. Maggiore è la differenza di pressione, maggiore è la velocità del flusso. Anche il sangue nei vasi della circolazione sistemica e polmonare si muove a causa della differenza di pressione creata dal cuore attraverso le sue contrazioni.
Nel ventricolo sinistro e nell'aorta la pressione sanguigna è più elevata che nella vena cava (pressione negativa) e nell'atrio destro. La differenza di pressione in queste aree garantisce il movimento del sangue nella circolazione sistemica. L'alta pressione nel ventricolo destro e nell'arteria polmonare e la bassa pressione nelle vene polmonari e nell'atrio sinistro assicurano il movimento del sangue nella circolazione polmonare.
La pressione più alta nell'aorta e grandi arterie(pressione arteriosa). La pressione sanguigna non è costante [spettacolo]
Pressione sanguigna- questa è la pressione del sangue sulle pareti dei vasi sanguigni e sulle camere del cuore, risultante dalla contrazione del cuore, dal pompaggio del sangue nel sistema vascolare e dalla resistenza vascolare. Il medico più importante e indicatore fisiologico lo stato del sistema circolatorio è la pressione nell'aorta e nelle grandi arterie: la pressione sanguigna.
La pressione arteriosa non è un valore costante. Nelle persone sane a riposo, si distingue la pressione sanguigna massima, o sistolica - il livello di pressione nelle arterie durante la sistole cardiaca è di circa 120 mm Hg, e la pressione minima, o diastolica - il livello di pressione nelle arterie durante la diastole di il cuore è di circa 80 mm Hg. Quelli. la pressione arteriosa pulsa a tempo con le contrazioni del cuore: al momento della sistole sale a 120-130 mm Hg. Art., e durante la diastole diminuisce a 80-90 mm Hg. Arte. Queste fluttuazioni della pressione del polso si verificano contemporaneamente alle fluttuazioni del polso della parete arteriosa.
Mentre il sangue si muove attraverso le arterie, parte dell'energia di pressione viene utilizzata per superare l'attrito del sangue contro le pareti dei vasi, quindi la pressione diminuisce gradualmente. Un calo di pressione particolarmente significativo si verifica nelle arterie e nei capillari più piccoli: offrono la massima resistenza al movimento del sangue. Nelle vene, la pressione sanguigna continua a diminuire gradualmente e nella vena cava è uguale pressione atmosferica o anche al di sotto di esso. Gli indicatori della circolazione sanguigna in diverse parti del sistema circolatorio sono riportati nella tabella. 1.
La velocità del movimento del sangue dipende non solo dalla differenza di pressione, ma anche dalla larghezza flusso sanguigno. Sebbene l'aorta sia il vaso più largo, è l'unico del corpo e attraverso di esso scorre tutto il sangue, che viene espulso dal ventricolo sinistro. Pertanto la velocità massima in questo caso è di 500 mm/s (vedere tabella 1). Man mano che le arterie si ramificano, il loro diametro diminuisce, ma la sezione trasversale totale di tutte le arterie aumenta e la velocità del movimento del sangue diminuisce, raggiungendo 0,5 mm/s nei capillari. A causa della velocità così bassa del flusso sanguigno nei capillari, il sangue ha il tempo di fornire ossigeno e sostanze nutritive ai tessuti e di accettare i loro prodotti di scarto.
Il rallentamento del flusso sanguigno nei capillari è spiegato dal loro numero enorme (circa 40 miliardi) e dall'ampio lume totale (800 volte più grande del lume dell'aorta). Il movimento del sangue nei capillari viene effettuato a causa di cambiamenti nel lume delle piccole arterie che alimentano: la loro espansione aumenta il flusso sanguigno nei capillari e il restringimento lo diminuisce.
Le vene in uscita dai capillari, mentre si avvicinano al cuore, si allargano e si uniscono, il loro numero e il lume totale del flusso sanguigno diminuiscono e la velocità del movimento del sangue aumenta rispetto ai capillari. Dal tavolo 1 mostra anche che 3/4 di tutto il sangue si trova nelle vene. Ciò è dovuto al fatto che le sottili pareti delle vene sono in grado di allungarsi facilmente, quindi possono contenere una quantità di sangue significativamente maggiore rispetto alle arterie corrispondenti.
Il motivo principale del movimento del sangue nelle vene è la differenza di pressione all'inizio e alla fine del sistema venoso, quindi il movimento del sangue nelle vene avviene in direzione del cuore. Ciò è facilitato dall'azione di aspirazione Petto(“pompa respiratoria”) e contrazione dei muscoli scheletrici (“pompa muscolare”). Durante l'inspirazione, la pressione nel torace diminuisce. In questo caso, la differenza di pressione all'inizio e alla fine del sistema venoso aumenta e il sangue attraverso le vene viene diretto al cuore. I muscoli scheletrici si contraggono e comprimono le vene, il che aiuta anche a spostare il sangue al cuore.
La relazione tra la velocità del movimento del sangue, la larghezza del flusso sanguigno e la pressione sanguigna è illustrata in Fig. 3. La quantità di sangue che scorre per unità di tempo attraverso i vasi è uguale al prodotto della velocità del movimento del sangue e dell'area della sezione trasversale dei vasi. Questo valore è lo stesso per tutte le parti del sistema circolatorio: la quantità di sangue che il cuore spinge nell'aorta, la stessa quantità scorre attraverso le arterie, i capillari e le vene, e la stessa quantità ritorna al cuore, ed è pari a il volume minuto di sangue.
Ridistribuzione del sangue nel corpo
Se l'arteria che si estende dall'aorta a qualche organo si espande a causa del rilassamento della sua muscolatura liscia, l'organo riceverà più sangue. Allo stesso tempo, altri organi riceveranno a causa di ciò meno sangue. Ecco come il sangue viene ridistribuito nel corpo. A causa della ridistribuzione, più sangue affluisce agli organi funzionanti a scapito degli organi funzionanti tempo a disposizione sono in pace.
La ridistribuzione del sangue è regolata dal sistema nervoso: contemporaneamente alla dilatazione dei vasi sanguigni negli organi funzionanti, i vasi sanguigni degli organi non funzionanti si restringono e la pressione sanguigna rimane invariata. Ma se tutte le arterie si dilatano, ciò porterà ad una caduta pressione sanguigna e ad una diminuzione della velocità di movimento del sangue nei vasi.
Tempo di circolazione sanguigna
Il tempo di circolazione sanguigna è il tempo necessario affinché il sangue passi attraverso l'intera circolazione. Per misurare il tempo di circolazione sanguigna vengono utilizzati numerosi metodi [spettacolo]
Il principio di misurazione del tempo di circolazione sanguigna è che una sostanza che di solito non si trova nel corpo viene iniettata in una vena e viene determinato dopo quale periodo di tempo appare nella vena con lo stesso nome dall'altra parte o provoca il suo effetto caratteristico. Ad esempio, una soluzione dell'alcaloide lobelina, che agisce attraverso il sangue sul centro respiratorio del midollo allungato, viene iniettata nella vena cubitale, e il tempo dal momento della somministrazione della sostanza al momento della somministrazione a breve termine viene determinata la trattenuta del respiro o la tosse. Ciò si verifica quando le molecole di lobelina, dopo aver circolato nel sistema circolatorio, colpiscono il centro respiratorio e provocano un cambiamento nella respirazione o nella tosse.
IN l'anno scorso la velocità della circolazione sanguigna in entrambi i circoli della circolazione sanguigna (o solo nel circolo piccolo o solo nel circolo maggiore) viene determinata utilizzando un isotopo radioattivo di sodio e un contatore di elettroni. Per fare ciò, diversi contatori di questo tipo vengono posizionati in diverse parti del corpo vicino ai grandi vasi e nella zona del cuore. Dopo aver introdotto un isotopo di sodio radioattivo nella vena cubitale, viene determinato il tempo di comparsa della radiazione radioattiva nell'area del cuore e dei vasi studiati.
Il tempo di circolazione del sangue nell'uomo è in media di circa 27 sistoli cardiache. A 70-80 battiti cardiaci al minuto, la circolazione sanguigna completa avviene in circa 20-23 secondi. Non dobbiamo dimenticare, però, che la velocità del flusso sanguigno lungo l'asse del vaso è maggiore che lungo le sue pareti, e anche che non tutte le aree vascolari hanno la stessa lunghezza. Pertanto non tutto il sangue circola così velocemente e il tempo sopra indicato è il più breve.
Studi sui cani hanno dimostrato che 1/5 del tempo di circolazione sanguigna completa avviene nella circolazione polmonare e 4/5 nella circolazione sistemica.
Regolazione della circolazione sanguigna
Innervazione del cuore. Cuore come gli altri organi interni, è innervato dal sistema nervoso autonomo e riceve una doppia innervazione. I nervi simpatici si avvicinano al cuore, rafforzandone e accelerandone le contrazioni. Il secondo gruppo di nervi - parasimpatico - agisce sul cuore in modo opposto: rallenta e indebolisce le contrazioni cardiache. Questi nervi regolano il funzionamento del cuore.
Inoltre, il funzionamento del cuore è influenzato dall'ormone surrenale: l'adrenalina, che entra nel cuore con il sangue e ne aumenta le contrazioni. La regolazione della funzione degli organi con l'aiuto di sostanze trasportate dal sangue è detta umorale.
La regolazione nervosa e umorale del cuore nel corpo agisce di concerto e garantisce un adattamento preciso dell'attività del sistema cardiovascolare alle esigenze del corpo e alle condizioni ambientali.
Innervazione dei vasi sanguigni. I vasi sanguigni sono forniti dai nervi simpatici. L'eccitazione che si diffonde attraverso di essi provoca la contrazione dei muscoli lisci nelle pareti dei vasi sanguigni e restringe i vasi sanguigni. Se tagli i nervi simpatici che vanno in una certa parte del corpo, i vasi corrispondenti si dilatano. Di conseguenza, l'eccitazione fluisce costantemente attraverso i nervi simpatici verso i vasi sanguigni, mantenendo questi vasi in uno stato di costrizione: il tono vascolare. Quando l'eccitazione si intensifica, la frequenza degli impulsi nervosi aumenta e i vasi si restringono più fortemente - aumenta il tono vascolare. Al contrario, quando la frequenza degli impulsi nervosi diminuisce a causa dell'inibizione dei neuroni simpatici, il tono vascolare diminuisce e i vasi sanguigni si dilatano. Oltre ai vasocostrittori, i nervi vasodilatatori si avvicinano anche ai vasi di alcuni organi (muscoli scheletrici, ghiandole salivari). Questi nervi vengono stimolati e dilatano i vasi sanguigni degli organi mentre funzionano. Il lume dei vasi sanguigni è influenzato anche dalle sostanze trasportate dal sangue. L’adrenalina restringe i vasi sanguigni. Un'altra sostanza, l'acetilcolina, secreta dalle terminazioni di alcuni nervi, li dilata.
Regolazione del sistema cardiovascolare. L'afflusso di sangue agli organi cambia a seconda delle loro esigenze a causa della ridistribuzione del sangue descritta. Ma questa ridistribuzione può essere efficace solo se la pressione nelle arterie non cambia. Una delle funzioni principali della regolazione nervosa della circolazione sanguigna è mantenerla costante pressione sanguigna. Questa funzione viene eseguita in modo riflessivo.
Ci sono recettori nella parete dell'aorta e delle arterie carotidi che diventano più irritati se la pressione sanguigna supera i livelli normali. L'eccitazione di questi recettori va al centro vasomotore situato nel midollo allungato e ne inibisce il lavoro. Dal centro lungo i nervi simpatici fino ai vasi e al cuore, inizia a fluire un'eccitazione più debole di prima, i vasi sanguigni si dilatano e il cuore indebolisce il suo lavoro. A causa di questi cambiamenti, la pressione sanguigna diminuisce. E se la pressione per qualche motivo scende al di sotto del normale, l'irritazione dei recettori si interrompe completamente e il centro vasomotore, senza ricevere influenze inibitorie dai recettori, aumenta la sua attività: invia più impulsi nervosi al secondo al cuore e ai vasi sanguigni, i vasi si restringono, il cuore si contrae più spesso e più forte, la pressione sanguigna aumenta.
Igiene cardiaca
La normale attività del corpo umano è possibile solo se esiste un sistema cardiovascolare ben sviluppato. La velocità del flusso sanguigno determinerà il grado di afflusso di sangue agli organi e ai tessuti e la velocità di rimozione dei prodotti di scarto. Durante il lavoro fisico, il fabbisogno di ossigeno degli organi aumenta contemporaneamente all'intensificazione e all'accelerazione delle contrazioni cardiache. Solo un muscolo cardiaco forte può fornire tale lavoro. Per essere resilienti alle diverse attività lavorative, è importante allenare il cuore e aumentare la forza dei suoi muscoli.
Il lavoro fisico e l'educazione fisica sviluppano il muscolo cardiaco. Per garantire il normale funzionamento del sistema cardiovascolare, una persona dovrebbe iniziare la giornata con esercizi mattutini, soprattutto le persone le cui professioni non comportano lavoro fisico. Per arricchire il sangue di ossigeno esercizio fisicoÈ meglio farlo all'aperto.
Va ricordato che fisico eccessivo e stress mentale può causare l’interruzione del normale funzionamento del cuore e malattie cardiache. Particolarmente cattiva influenza Alcol, nicotina e droghe influenzano il sistema cardiovascolare. L'alcol e la nicotina avvelenano il muscolo cardiaco e il sistema nervoso, causando violazioni improvvise regolazione del tono vascolare e dell’attività cardiaca. Portano allo sviluppo di gravi malattie del sistema cardiovascolare e possono causare morte improvvisa. I giovani che fumano e bevono alcolici hanno maggiori probabilità di altri di soffrire di spasmi cardiaci, che possono causare gravi attacchi cardiaci e talvolta la morte.
Pronto soccorso per ferite e sanguinamento
Le lesioni sono spesso accompagnate da sanguinamento. Ci sono sanguinamenti capillari, venosi e arteriosi.
Il sanguinamento capillare si verifica anche con lesioni minori ed è accompagnato da un lento flusso di sangue dalla ferita. Tale ferita deve essere trattata con una soluzione di verde brillante (verde brillante) per la disinfezione e applicare una benda di garza pulita. La benda ferma il sanguinamento, favorisce la formazione di un coagulo di sangue e impedisce ai germi di entrare nella ferita.
Il sanguinamento venoso è caratterizzato da una velocità del flusso sanguigno significativamente più elevata. Il sangue che fuoriesce è di colore scuro. Per fermare l'emorragia è necessario applicare una benda stretta sotto la ferita, cioè più lontano dal cuore. Dopo aver fermato l'emorragia, la ferita viene trattata con un disinfettante (3% soluzione di perossido idrogeno, vodka), bendaggio con benda compressiva sterile.
Durante il sanguinamento arterioso, il sangue scarlatto sgorga dalla ferita. Questo è il massimo sanguinamento pericoloso. Se un'arteria di un arto è danneggiata, è necessario sollevare l'arto il più in alto possibile, piegarlo e premere l'arteria ferita con il dito nel punto in cui si avvicina alla superficie del corpo. È anche necessario applicare un laccio emostatico di gomma sopra il sito della ferita, cioè più vicino al cuore (per questo puoi usare una benda o una corda) e stringerlo saldamente per fermare completamente l'emorragia. Il laccio emostatico non deve essere tenuto stretto per più di 2 ore, al momento dell'applicazione è necessario allegare una nota in cui indicare l'orario di applicazione del laccio emostatico.
Va ricordato che venoso, e ancor di più sanguinamento arterioso può portare a una significativa perdita di sangue e persino alla morte. Pertanto, se ferito, è necessario fermare l'emorragia il prima possibile e quindi portare la vittima in ospedale. Forte dolore oppure la paura può far perdere conoscenza a una persona. La perdita di coscienza (svenimento) è una conseguenza dell'inibizione del centro vasomotore, del calo della pressione sanguigna e dell'insufficiente afflusso di sangue al cervello. Alla persona che ha perso conoscenza dovrebbe essere consentito di annusare qualche sostanza non tossica con un forte odore (ad esempio, ammoniaca), bagnare il viso con acqua fredda o tamponare leggermente le guance. Quando i recettori olfattivi o cutanei sono irritati, la loro eccitazione entra nel cervello e allevia l'inibizione del centro vasomotore. La pressione sanguigna aumenta, il cervello riceve un'alimentazione sufficiente e la coscienza ritorna.
Cerchi di circolazione Domande per il confronto Cerchio grande Cerchio piccolo Dove inizia Nel ventricolo sinistro Nel ventricolo destro Dove finisce Nell'atrio destro Nell'atrio sinistro Come si chiamano i vasi sanguigni appartenenti a questo circolo? Aorta, arterie, capillari, vena cava superiore e inferiore Arterie polmonari, capillari, vene polmonari Dove passano i capillari? Nei tessuti Negli alveoli Come cambia la composizione del sangue? Il sangue arterioso diventa venoso Il sangue venoso diventa arterioso
Tabella a lavoro di laboratorio“Cambiamenti nei tessuti durante la costrizione” Procedura dell'esperimento Esecuzione dell'esperimento 1. Avvitare la gomma sul dito. Notare il cambiamento di colore del dito. Il colore del dito cambia 2. Perché il dito diventa prima rosso e poi viola? Il deflusso del sangue attraverso le vene e della linfa attraverso i vasi linfatici è difficile; la dilatazione dei capillari sanguigni e delle vene porta al rossore e poi al blu del dito. 3. Perché il dito diventa bianco? A causa del rilascio di plasma sanguigno negli spazi intercellulari. 4. Perché ci sono segni di carenza di ossigeno? Come si manifestano? Le cellule sono compresse. Si manifesta come “pelle d'oca strisciante” o formicolio. 5. Perché la sensibilità è compromessa Il funzionamento dei recettori è compromesso. 6. Perché i tessuti del dito si compattano? Il fluido tissutale si accumula, comprimendo le cellule. 7. Rimuovere la benda e massaggiare il dito verso il cuore. Cosa si ottiene con questa tecnica? Ripristina il deflusso del sangue attraverso le vene e della linfa attraverso i vasi linfatici.
Compiti a casa a) Completato tutti i compiti senza errori - compito creativo b) Completato tutti i compiti, ma con errori - § 21, tutti i compiti dal libro di esercizi Compito creativo: 1). Spiegare perché un sistema chiuso richiede un mezzo intermedio: il fluido tissutale. 2). Dimostrare sperimentalmente che il sangue arterioso fluisce attraverso la circolazione sistemica verso gli organi e il sangue venoso ritorna dagli organi al cuore.
Circolazioneè il movimento del sangue attraverso il sistema vascolare, garantendo lo scambio di gas tra il corpo e ambiente esterno, metabolismo tra organi e tessuti e regolazione umorale di varie funzioni corporee.
Sistema circolatorio comprende il cuore e - aorta, arterie, arteriole, capillari, venule, vene e. Il sangue si muove attraverso i vasi a causa della contrazione del muscolo cardiaco.
La circolazione sanguigna avviene in un sistema chiuso costituito da cerchi piccoli e grandi:
- La circolazione sistemica fornisce a tutti gli organi e tessuti il sangue e le sostanze nutritive in esso contenute.
- La circolazione polmonare, o polmonare, è progettata per arricchire il sangue con ossigeno.
I circoli di circolazione furono descritti per la prima volta dallo scienziato inglese William Harvey nel 1628 nella sua opera “Studi anatomici sul movimento del cuore e dei vasi”.
Circolazione polmonare inizia dal ventricolo destro, durante la contrazione del quale il sangue venoso entra nel tronco polmonare e, scorrendo attraverso i polmoni, emette anidride carbonica e si satura di ossigeno. Il sangue arricchito di ossigeno dai polmoni scorre attraverso le vene polmonari nell'atrio sinistro, dove termina il circolo polmonare.
Circolazione sistemica inizia dal ventricolo sinistro, durante la contrazione del quale il sangue arricchito di ossigeno viene pompato nell'aorta, nelle arterie, nelle arteriole e nei capillari di tutti gli organi e tessuti, e da lì scorre attraverso le venule e le vene nell'atrio destro, dove si trova il grande il cerchio finisce.
Il vaso più grande della circolazione sistemica è l'aorta, che emerge dal ventricolo sinistro del cuore. L'aorta forma un arco da cui si diramano le arterie che trasportano il sangue alla testa ( arterie carotidi) e a arti superiori(arterie vertebrali). L'aorta corre lungo la colonna vertebrale, dove emette rami che trasportano il sangue agli organi cavità addominale, ai muscoli del tronco e degli arti inferiori.
Il sangue arterioso, ricco di ossigeno, circola in tutto il corpo fornendo i nutrienti e l'ossigeno necessari alle cellule di organi e tessuti per le loro attività, e nel sistema capillare si trasforma in sangue venoso. Il sangue venoso, saturo di anidride carbonica e prodotti del metabolismo cellulare, ritorna al cuore e da esso entra nei polmoni per lo scambio di gas. Le vene più grandi della circolazione sistemica sono la vena cava superiore e inferiore, che confluiscono nell'atrio destro.
Riso. Schema della circolazione polmonare e sistemica
Dovresti prestare attenzione a come i sistemi circolatori del fegato e dei reni sono inclusi nella circolazione sistemica. Tutto il sangue proveniente dai capillari e dalle vene dello stomaco, dell'intestino, del pancreas e della milza entra nella vena porta e passa attraverso il fegato. Nel fegato vena porta si ramifica in piccole vene e capillari, che poi si riconnettono nel tronco comune della vena epatica, che confluisce nella vena cava inferiore. Tutto il sangue proveniente dagli organi addominali, prima di entrare nella circolazione sistemica, scorre attraverso due reti capillari: i capillari di questi organi ed i capillari del fegato. Il sistema portale del fegato svolge un ruolo importante. Assicura la neutralizzazione delle sostanze tossiche che si formano nell'intestino crasso durante la scomposizione delle sostanze non assorbite. intestino tenue aminoacidi e vengono assorbiti dalla mucosa del colon nel sangue. Anche il fegato, come tutti gli altri organi, riceve sangue arterioso attraverso l'arteria epatica, che nasce dall'arteria addominale.
Anche i reni hanno due reti capillari: in ciascun glomerulo malpighiano c'è una rete capillare, quindi questi capillari sono collegati per formare un vaso arterioso, che si divide nuovamente in capillari intrecciando i tubuli contorti.
Riso. Schema di circolazione
Una caratteristica della circolazione sanguigna nel fegato e nei reni è il rallentamento del flusso sanguigno, che è determinato dalla funzione di questi organi.
Tabella 1. Differenze nel flusso sanguigno nella circolazione sistemica e polmonare
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Flusso sanguigno nel corpo |
Circolazione sistemica |
Circolazione polmonare |
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In quale parte del cuore inizia il cerchio? |
Nel ventricolo sinistro |
Nel ventricolo destro |
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In quale parte del cuore finisce il cerchio? |
Nell'atrio destro |
Nell'atrio sinistro |
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Dove avviene lo scambio di gas? |
Nei capillari situati negli organi del torace e delle cavità addominali, nel cervello, negli arti superiori e inferiori |
Nei capillari situati negli alveoli dei polmoni |
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Che tipo di sangue circola nelle arterie? |
Arterioso |
Venoso |
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Che tipo di sangue circola nelle vene? |
Venoso |
Arterioso |
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Tempo necessario affinché il sangue circoli |
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Funzione cerchio |
Fornitura di organi e tessuti con ossigeno e trasferimento di anidride carbonica |
Saturazione del sangue con ossigeno e rimozione dell'anidride carbonica dal corpo |
Tempo di circolazione sanguigna - il tempo di un singolo passaggio di una particella di sangue attraverso i circoli maggiore e minore del sistema vascolare. Maggiori dettagli nella sezione successiva dell'articolo.
Modelli di movimento del sangue attraverso i vasi
Principi di base dell'emodinamica
Emodinamicaè una branca della fisiologia che studia i modelli e i meccanismi del movimento del sangue attraverso i vasi del corpo umano. Quando lo si studia, viene utilizzata la terminologia e vengono prese in considerazione le leggi dell'idrodinamica, la scienza del movimento dei fluidi.
La velocità con cui il sangue si muove attraverso i vasi dipende da due fattori:
- dalla differenza di pressione sanguigna all'inizio e alla fine della nave;
- dalla resistenza che il liquido incontra lungo il suo percorso.
La differenza di pressione favorisce il movimento del fluido: più è grande, più intenso è questo movimento. La resistenza nel sistema vascolare, che riduce la velocità del movimento del sangue, dipende da una serie di fattori:
- la lunghezza della nave e il suo raggio (maggiore è la lunghezza e minore è il raggio, maggiore è la resistenza);
- viscosità del sangue (è 5 volte maggiore della viscosità dell'acqua);
- attrito delle particelle di sangue contro le pareti dei vasi sanguigni e tra di loro.
Parametri emodinamici
La velocità del flusso sanguigno nei vasi viene effettuata secondo le leggi dell'emodinamica, comuni alle leggi dell'idrodinamica. La velocità del flusso sanguigno è caratterizzata da tre indicatori: velocità volumetrica del flusso sanguigno, velocità lineare del flusso sanguigno e tempo di circolazione sanguigna.
Velocità volumetrica del flusso sanguigno - la quantità di sangue che scorre attraverso la sezione trasversale di tutti i vasi di un dato calibro nell'unità di tempo.
Velocità lineare del flusso sanguigno - la velocità di movimento di una singola particella di sangue lungo un vaso per unità di tempo. Al centro del vaso la velocità lineare è massima e vicino alla parete del vaso è minima a causa dell'aumento dell'attrito.
Tempo di circolazione sanguigna - il tempo durante il quale il sangue passa attraverso la circolazione sistemica e polmonare. Normalmente è di 17-25 s. Ci vuole circa 1/5 per passare attraverso un cerchio piccolo e 4/5 di questo tempo per passare attraverso un cerchio grande.
La forza trainante del flusso sanguigno nel sistema vascolare di ciascun sistema circolatorio è la differenza di pressione sanguigna ( ΔР) nel tratto iniziale del letto arterioso (aorta per il circolo massimo) e nel tratto finale del letto venoso (vena cava e atrio destro). Differenza di pressione sanguigna ( ΔР) all'inizio della nave ( P1) e alla fine ( P2) è la forza trainante del flusso sanguigno attraverso qualsiasi vaso del sistema circolatorio. La forza del gradiente di pressione sanguigna viene utilizzata per superare la resistenza al flusso sanguigno ( R) nel sistema vascolare e in ogni singolo vaso. Maggiore è il gradiente di pressione sanguigna nella circolazione sanguigna o in un vaso separato, maggiore è il flusso sanguigno volumetrico in essi.
L'indicatore più importante del movimento del sangue attraverso i vasi è velocità volumetrica del flusso sanguigno, O flusso sanguigno volumetrico(Q), inteso come il volume di sangue che scorre attraverso la sezione trasversale totale del letto vascolare o la sezione trasversale di un singolo vaso per unità di tempo. La velocità del flusso sanguigno è espressa in litri al minuto (l/min) o millilitri al minuto (ml/min). Per valutare il flusso sanguigno volumetrico attraverso l'aorta o la sezione trasversale totale di qualsiasi altro livello dei vasi della circolazione sistemica, viene utilizzato il concetto flusso sanguigno sistemico volumetrico. Poiché in un'unità di tempo (minuto) l'intero volume di sangue espulso dal ventricolo sinistro durante questo tempo scorre attraverso l'aorta e altri vasi della circolazione sistemica, il concetto di flusso sanguigno volumetrico sistemico è sinonimo del concetto (IOC). La IOC di un adulto a riposo è di 4-5 l/min.
Si distingue anche il flusso sanguigno volumetrico in un organo. In questo caso si intende il flusso sanguigno totale che scorre nell'unità di tempo attraverso tutti i vasi arteriosi afferenti o venosi efferenti dell'organo.
Quindi, il flusso sanguigno volumetrico Q = (P1 - P2) / R.
Questa formula esprime l'essenza della legge fondamentale dell'emodinamica, secondo la quale la quantità di sangue che scorre attraverso la sezione trasversale totale del sistema vascolare o del singolo vaso per unità di tempo è direttamente proporzionale alla differenza di pressione sanguigna all'inizio e alla fine del sistema vascolare (o vaso) ed inversamente proporzionale alla resistenza al flusso del sangue.
Il flusso sanguigno minuto totale (sistemico) nel circolo sistemico viene calcolato tenendo conto della pressione sanguigna idrodinamica media all'inizio dell'aorta P1, e alla foce della vena cava P2. Poiché in questa sezione delle vene la pressione sanguigna è vicina 0 , quindi nell'espressione per il calcolo Q oppure il valore MOC viene sostituito R, pari alla pressione arteriosa idrodinamica media all'inizio dell'aorta: Q(CIO) = P/ R.
Una delle conseguenze della legge fondamentale dell'emodinamica - la forza trainante del flusso sanguigno nel sistema vascolare - è determinata dalla pressione sanguigna creata dal lavoro del cuore. La conferma dell'importanza decisiva della pressione sanguigna per il flusso sanguigno è la natura pulsante del flusso sanguigno durante tutto il ciclo cardiaco. Durante la sistole cardiaca, quando la pressione sanguigna raggiunge livello massimo, il flusso sanguigno aumenta e durante la diastole, quando la pressione sanguigna è minima, il flusso sanguigno si indebolisce.
Quando il sangue si muove attraverso i vasi dall’aorta alle vene, la pressione sanguigna diminuisce e la velocità della sua diminuzione è proporzionale alla resistenza al flusso sanguigno nei vasi. La pressione nelle arteriole e nei capillari diminuisce particolarmente rapidamente, poiché hanno una grande resistenza al flusso sanguigno, avendo un raggio piccolo, una grande lunghezza totale e numerosi rami, creando un ulteriore ostacolo al flusso sanguigno.
Viene chiamata la resistenza al flusso sanguigno creata nell'intero letto vascolare della circolazione sistemica resistenza periferica totale(OPS). Pertanto, nella formula per il calcolo del flusso sanguigno volumetrico, il simbolo R puoi sostituirlo con un analogo - OPS:
Q = P/OPS.
Da questa espressione derivano una serie di importanti conseguenze necessarie per comprendere i processi di circolazione del sangue nel corpo, valutando i risultati della misurazione della pressione sanguigna e le sue deviazioni. I fattori che influenzano la resistenza di un vaso al flusso del fluido sono descritti dalla legge di Poiseuille, secondo la quale
Dove R- resistenza; l— lunghezza della nave; η - viscosità del sangue; Π - numero 3.14; R— raggio della nave.
Dall'espressione di cui sopra ne consegue che poiché i numeri 8 E Π sono permanenti l cambia poco in un adulto, quindi il valore della resistenza periferica al flusso sanguigno è determinato dai valori variabili del raggio dei vasi sanguigni R e la viscosità del sangue η ).
È già stato detto che il raggio dei vasi sanguigni tipo muscolare possono cambiare rapidamente e avere un impatto significativo sulla quantità di resistenza al flusso sanguigno (da cui il nome - vasi resistenti) e sulla quantità di flusso sanguigno attraverso organi e tessuti. Poiché la resistenza dipende dal valore del raggio alla 4a potenza, anche piccole fluttuazioni del raggio dei vasi influenzano notevolmente i valori di resistenza al flusso sanguigno e al flusso sanguigno. Quindi, ad esempio, se il raggio di un vaso diminuisce da 2 a 1 mm, la sua resistenza aumenterà di 16 volte e, con un gradiente di pressione costante, anche il flusso sanguigno in questo vaso diminuirà di 16 volte. Si osserveranno cambiamenti inversi nella resistenza quando il raggio della nave aumenta di 2 volte. Con una pressione emodinamica media costante, il flusso sanguigno in un organo può aumentare, in un altro - diminuire, a seconda della contrazione o del rilassamento della muscolatura liscia dei vasi arteriosi afferenti e delle vene di questo organo.
La viscosità del sangue dipende dal contenuto del numero di globuli rossi (ematocrito), proteine, lipoproteine nel plasma sanguigno e dallo stato aggregato del sangue. IN condizioni normali la viscosità del sangue non cambia così rapidamente come il lume dei vasi sanguigni. Dopo la perdita di sangue, con eritropenia, ipoproteinemia, la viscosità del sangue diminuisce. Con eritrocitosi significativa, leucemia, aumento dell'aggregazione eritrocitaria e ipercoagulazione, la viscosità del sangue può aumentare in modo significativo, il che comporta un aumento della resistenza al flusso sanguigno, un aumento del carico sul miocardio e può essere accompagnato da un flusso sanguigno alterato nei vasi del sistema microvascolare .
In un regime circolatorio stazionario, il volume di sangue espulso dal ventricolo sinistro e che fluisce attraverso la sezione trasversale dell’aorta è uguale al volume di sangue che scorre attraverso la sezione trasversale totale dei vasi di qualsiasi altra sezione del ventricolo sinistro. circolazione sistemica. Questo volume di sangue ritorna nell'atrio destro ed entra nel ventricolo destro. Da esso il sangue viene espulso nella circolazione polmonare e poi ritorna al cuore sinistro attraverso le vene polmonari. Poiché la IOC dei ventricoli sinistro e destro è la stessa e le circolazioni sistemica e polmonare sono collegate in serie, la velocità volumetrica del flusso sanguigno nel sistema vascolare rimane la stessa.
Tuttavia, durante i cambiamenti nelle condizioni del flusso sanguigno, ad esempio durante la transizione da orizzontale a posizione verticale quando la gravità provoca un accumulo temporaneo di sangue nelle vene della parte inferiore del busto e delle gambe, su poco tempo Il CIO dei ventricoli sinistro e destro può diventare diverso. Ben presto, i meccanismi intracardiaci ed extracardiaci che regolano il lavoro del cuore equalizzano il volume del flusso sanguigno attraverso la circolazione polmonare e sistemica.
Con una forte diminuzione del ritorno venoso del sangue al cuore, causando una diminuzione della gittata sistolica, la pressione sanguigna può diminuire. Se è significativamente ridotto, il flusso sanguigno al cervello può diminuire. Questo spiega la sensazione di vertigine che può verificarsi quando una persona si sposta improvvisamente dalla posizione orizzontale a quella verticale.
Volume e velocità lineare del flusso sanguigno nei vasi
Il volume totale del sangue nel sistema vascolare è un importante indicatore omeostatico. Il suo valore medio è del 6-7% per le donne, del 7-8% del peso corporeo per gli uomini ed è compreso tra 4-6 litri; L'80-85% del sangue di questo volume si trova nei vasi della circolazione sistemica, circa il 10% nei vasi della circolazione polmonare e circa il 7% nelle cavità del cuore.
La maggior parte del sangue è contenuta nelle vene (circa il 75%) - questo indica il loro ruolo nel depositare il sangue sia nella circolazione sistemica che in quella polmonare.
Il movimento del sangue nei vasi è caratterizzato non solo dal volume, ma anche velocità lineare del flusso sanguigno.È inteso come la distanza percorsa da una particella di sangue nell'unità di tempo.
Esiste una relazione tra la velocità volumetrica e lineare del flusso sanguigno, descritta dalla seguente espressione:
V = Q/Pr2
Dove V- velocità lineare del flusso sanguigno, mm/s, cm/s; Q- velocità volumetrica del flusso sanguigno; P- numero pari a 3,14; R— raggio della nave. Grandezza Prova 2 riflette l'area della sezione trasversale della nave.
Riso. 1. Cambiamenti nella pressione sanguigna, velocità lineare del flusso sanguigno e area della sezione trasversale in varie parti del sistema vascolare
Riso. 2. Caratteristiche idrodinamiche del letto vascolare
Dall'espressione della dipendenza della velocità lineare dal volume nei vasi del sistema circolatorio, è chiaro che la velocità lineare del flusso sanguigno (Fig. 1) è proporzionale al flusso sanguigno volumetrico attraverso i vasi e inversamente proporzionale all'area della sezione trasversale di questa(e) nave(i). Ad esempio, nell'aorta, che ha area più piccola sezione trasversale nella circolazione sistemica (3-4 cm2), velocità lineare del movimento del sangue il più grande e a riposo è circa 20-30 cm/sec. Con l'attività fisica può aumentare di 4-5 volte.
Verso i capillari aumenta il lume trasversale totale dei vasi e, di conseguenza, diminuisce la velocità lineare del flusso sanguigno nelle arterie e nelle arteriole. Nei vasi capillari, la cui area della sezione trasversale totale è maggiore che in qualsiasi altra sezione dei vasi del circolo massimo (500-600 volte più grande della sezione trasversale dell'aorta), la velocità lineare del flusso sanguigno diventa minimo (meno di 1 mm/s). Il lento flusso del sangue nei capillari crea le migliori condizioni per il flusso processi metabolici tra sangue e tessuti. Nelle vene, la velocità lineare del flusso sanguigno aumenta a causa della diminuzione della loro area trasversale totale man mano che si avvicinano al cuore. Alla foce della vena cava è di 10-20 cm/s, e con carichi aumenta fino a 50 cm/s.
La velocità lineare del movimento del plasma dipende non solo dal tipo di vasi, ma anche dalla loro posizione nel flusso sanguigno. Esiste un tipo di flusso sanguigno laminare, in cui il flusso sanguigno può essere suddiviso in strati. In questo caso, la velocità lineare di movimento degli strati di sangue (principalmente plasma) vicini o adiacenti alla parete del vaso è la più bassa e gli strati al centro del flusso sono la più alta. Le forze di attrito si creano tra l'endotelio vascolare e gli strati sanguigni parietali, creando sollecitazioni di taglio sull'endotelio vascolare. Queste tensioni svolgono un ruolo nella produzione da parte dell’endotelio di fattori vasoattivi che regolano il lume dei vasi sanguigni e la velocità del flusso sanguigno.
I globuli rossi nei vasi sanguigni (ad eccezione dei capillari) si trovano prevalentemente nella parte centrale del flusso sanguigno e si muovono al suo interno a una velocità relativamente elevata. I leucociti, al contrario, si trovano prevalentemente negli strati parietali del flusso sanguigno ed eseguono movimenti di rotolamento a bassa velocità. Ciò consente loro di legarsi ai recettori di adesione in punti di danno meccanico o infiammatorio all'endotelio, aderire alla parete del vaso e migrare nei tessuti per svolgere funzioni protettive.
Con un aumento significativo della velocità lineare del movimento del sangue nella parte ristretta dei vasi, nei punti in cui i suoi rami si allontanano dal vaso, la natura laminare del movimento del sangue può essere sostituita da una turbolenta. In questo caso il movimento stratificato delle sue particelle nel flusso sanguigno può essere interrotto; tra la parete del vaso e il sangue possono formarsi forze di attrito e sollecitazioni di taglio maggiori rispetto al movimento laminare. Si sviluppano flussi sanguigni vorticosi, che aumentano la probabilità di danni all'endotelio e di deposito di colesterolo e altre sostanze nell'intima della parete vascolare. Ciò può portare alla rottura meccanica della struttura della parete vascolare e all'avvio dello sviluppo di trombi parietali.
Tempo di completa circolazione sanguigna, ad es. il ritorno di una particella di sangue al ventricolo sinistro dopo la sua espulsione e il passaggio attraverso la circolazione sistemica e polmonare è di 20-25 secondi al mese, ovvero dopo circa 27 sistoli dei ventricoli del cuore. Circa un quarto di questo tempo viene impiegato per spostare il sangue attraverso i vasi della circolazione polmonare e tre quarti attraverso i vasi della circolazione sistemica.
I vasi nel corpo umano formano due sistemi circolatori chiusi. Ci sono cerchi grandi e piccoli di circolazione sanguigna. I vasi del cerchio grande forniscono sangue agli organi, i vasi del cerchio piccolo forniscono lo scambio di gas nei polmoni.
Circolazione sistemica: il sangue arterioso (ossigenato) scorre dal ventricolo sinistro del cuore attraverso l'aorta, quindi attraverso le arterie, i capillari arteriosi verso tutti gli organi; dagli organi, il sangue venoso (saturo di anidride carbonica) scorre attraverso i capillari venosi nelle vene, da lì attraverso la vena cava superiore (dalla testa, dal collo e dalle braccia) e la vena cava inferiore (dal busto e dalle gambe) nelle l'atrio destro.
Circolazione polmonare: il sangue venoso scorre dal ventricolo destro del cuore attraverso l'arteria polmonare in una fitta rete di capillari che intrecciano le vescicole polmonari, dove il sangue è saturo di ossigeno, quindi il sangue arterioso scorre attraverso le vene polmonari nell'atrio sinistro. Nella circolazione polmonare il sangue arterioso scorre nelle vene, il sangue venoso nelle arterie. Inizia nel ventricolo destro e termina nell'atrio sinistro. Il tronco polmonare emerge dal ventricolo destro e trasporta il sangue venoso ai polmoni. Qui le arterie polmonari si dividono in vasi di diametro minore, che si trasformano in capillari. Il sangue ossigenato scorre attraverso le quattro vene polmonari nell'atrio sinistro.
Il sangue si muove attraverso i vasi grazie al lavoro ritmico del cuore. Durante la contrazione ventricolare, il sangue viene spinto sotto pressione nell'aorta e nel tronco polmonare. Qui si sviluppa la pressione più alta: 150 mm Hg. Arte. Mentre il sangue si muove attraverso le arterie, la pressione scende a 120 mm Hg. Art., e nei capillari - fino a 22 mm. Pressione venosa più bassa; nelle grandi vene è al di sotto dell'atmosfera.
Il sangue viene espulso dai ventricoli in porzioni e la continuità del suo flusso è assicurata dall'elasticità delle pareti delle arterie. Al momento della contrazione dei ventricoli del cuore, le pareti delle arterie si allungano e quindi, a causa dell'elasticità elastica, ritornano al loro stato originale anche prima del successivo flusso di sangue dai ventricoli. Grazie a questo, il sangue avanza. Vengono chiamate fluttuazioni ritmiche del diametro dei vasi arteriosi causate dal lavoro del cuore impulso. Può essere facilmente palpato nei punti in cui le arterie si trovano sull'osso (arteria radiale, dorsale del piede). Contando il polso, puoi determinare la frequenza delle contrazioni cardiache e la loro forza. In un adulto persona sana a riposo, la frequenza cardiaca è di 60-70 battiti al minuto. Con varie malattie cardiache è possibile l'aritmia: interruzioni del polso.
Il sangue scorre alla massima velocità nell'aorta - circa 0,5 m/s. Successivamente, la velocità di movimento diminuisce e nelle arterie raggiunge 0,25 m/s, e nei capillari - circa 0,5 mm/s. Il lento flusso del sangue nei capillari e la grande estensione di questi ultimi favoriscono il metabolismo (la lunghezza totale dei capillari nel corpo umano raggiunge i 100mila km e la superficie totale di tutti i capillari nel corpo è di 6300 m2). La grande differenza nella velocità del flusso sanguigno nell'aorta, nei capillari e nelle vene è dovuta alla larghezza disuguale della sezione trasversale complessiva del flusso sanguigno nelle sue diverse sezioni. La sezione più stretta è l'aorta e il lume totale dei capillari è 600-800 volte maggiore del lume dell'aorta. Questo spiega il rallentamento del flusso sanguigno nei capillari.
Il movimento del sangue attraverso i vasi è regolato da fattori neuroumorali. Gli impulsi inviati lungo le terminazioni nervose possono causare un restringimento o un'espansione del lume dei vasi sanguigni. Due tipi di nervi vasomotori si avvicinano alla muscolatura liscia delle pareti dei vasi sanguigni: vasodilatatori e vasocostrittori.
Gli impulsi che viaggiano lungo queste fibre nervose hanno origine nel centro vasomotore del midollo allungato. Nello stato normale del corpo, le pareti delle arterie sono leggermente tese e il loro lume è ristretto. Dal centro vasomotore, gli impulsi fluiscono continuamente attraverso i nervi vasomotori, che determinano un tono costante. Le terminazioni nervose nelle pareti dei vasi sanguigni reagiscono ai cambiamenti nella pressione e nella composizione chimica del sangue, provocando eccitazione in essi. Questa eccitazione entra nel sistema nervoso centrale, provocando un cambiamento riflesso nell'attività del sistema cardiovascolare. Pertanto, l'aumento e la diminuzione del diametro dei vasi sanguigni avviene in modo riflesso, ma lo stesso effetto può verificarsi anche sotto l'influenza di fattori umorali: sostanze chimiche presenti nel sangue e che arrivano qui con il cibo e da vari organi interni. Tra questi sono importanti i vasodilatatori e i vasocostrittori. Ad esempio, l'ormone ipofisario è la vasopressina, un ormone ghiandola tiroidea- tiroxina, un ormone surrenale - l'adrenalina restringe i vasi sanguigni, migliora tutte le funzioni del cuore e l'istamina, formata nelle pareti del tratto digestivo e in qualsiasi organo funzionante, agisce in modo opposto: dilata i capillari senza intaccare altri vasi. Un effetto significativo sul funzionamento del cuore è esercitato dai cambiamenti nel contenuto di potassio e calcio nel sangue. Un aumento del contenuto di calcio aumenta la frequenza e la forza delle contrazioni, aumenta l'eccitabilità e la conduttività del cuore. Il potassio provoca esattamente l’effetto opposto.
L'espansione e la contrazione dei vasi sanguigni in vari organi influenzano in modo significativo la ridistribuzione del sangue nel corpo. Viene inviato più sangue a un organo funzionante, dove i vasi sono dilatati, e a un organo non funzionante - \ meno. Gli organi depositari sono la milza, il fegato e il grasso sottocutaneo.
1. Cambiamenti nella composizione del sangue nella circolazione sistemica e polmonare
Gli organi circolatori degli esseri umani e dei mammiferi comprendono il cuore e i vasi sanguigni. Il sistema dei vasi sanguigni comprende arterie, capillari e vene. Le arterie trasportano il sangue dal cuore ad alta pressione, quindi le pareti di questi vasi sono spesse ed elastiche. I capillari sono i vasi più sottili; le loro pareti sono costituite da un unico strato di cellule. Varie sostanze penetrano facilmente attraverso le pareti dei capillari. Le vene trasportano il sangue al cuore a bassa pressione, quindi le loro pareti sono sottili e anelastiche. All'interno delle vene ci sono valvole semilunari. Le pareti delle vene sono compresse dai muscoli, il che aiuta il sangue a fluire attraverso le vene.
Tutti i vasi formano due circoli di circolazione sanguigna: grande e piccolo. Il cerchio massimo inizia nel ventricolo sinistro. Da esso si diparte l'aorta, che forma un arco. Le arterie nascono dall'arco aortico. Dalla parte iniziale dell'aorta partono i vasi coronarici che forniscono sangue al miocardio. Viene chiamata la parte dell'aorta situata nel torace aorta toracica e la parte che si trova nella cavità addominale è l'aorta addominale. L'aorta si ramifica in arterie, le arterie in arteriole e le arteriole in capillari. Dai capillari di un grande cerchio, l'ossigeno e i nutrienti fluiscono a tutti gli organi e tessuti, e l'anidride carbonica e i prodotti metabolici fluiscono dalle cellule ai capillari. Nei capillari il sangue passa da arterioso a venoso.
La purificazione del sangue dai prodotti di degradazione tossici avviene nei vasi del fegato e dei reni. Il sangue proveniente dal tratto digestivo, dal pancreas e dalla milza entra nella vena porta del fegato. Nel fegato la vena porta si ramifica in capillari, che poi si riuniscono nel tronco comune della vena epatica. Questa vena drena nella vena cava inferiore. Pertanto, tutto il sangue degli organi addominali, prima di entrare nel circolo sistemico, passa attraverso due reti capillari: attraverso i capillari di questi organi stessi e attraverso i capillari del fegato. Il sistema portale del fegato garantisce la neutralizzazione delle sostanze tossiche che si formano nell'intestino crasso. I reni hanno anche due reti capillari: la rete dei glomeruli renali, attraverso la quale il plasma sanguigno contenente prodotti metabolici dannosi (urea, acido urico) passa nella cavità della capsula del nefrone, e la rete capillare che intreccia i tubuli contorti.
I capillari si fondono nelle venule e poi nelle vene. Alla fine tutto il sangue scorre nelle vene cave superiore e inferiore, che drenano nell'atrio destro.
La circolazione polmonare inizia nel ventricolo destro e termina nell'atrio sinistro. Il sangue venoso dal ventricolo destro entra nell'arteria polmonare, quindi nei polmoni. Lo scambio di gas avviene nei polmoni, il sangue venoso si trasforma in sangue arterioso. Le quattro vene polmonari trasportano il sangue arterioso all'atrio sinistro.
Pertanto, la principale differenza nella composizione del sangue nella circolazione polmonare è questa vasi arteriosi il piccolo cerchio contiene sangue venoso contenente molta anidride carbonica, e il sangue arterioso arricchito di ossigeno scorre attraverso i vasi venosi del piccolo cerchio.
2. Uscita dei vertebrati sulla terra. Crescente complessità dell'organizzazione degli anfibi rispetto ai pesci
L'emergere dei vertebrati sulla terra iniziò nel Devoniano, quando apparvero i primi antichi anfibi. Gli anfibi discendono da antichi pesci con pinne lobate (solo un rappresentante di questi pesci è sopravvissuto ai nostri tempi: il celacanto). I pesci con le pinne lobate, come i dipnoi, avevano la respirazione branchiale e polmonare. Inoltre alla base delle pinne pari questi pesci presentano un lobo carnoso; lo scheletro delle pinne lobate ricorda lo scheletro degli arti dei vertebrati terrestri. Gli antichi anfibi (labirintodonti, batracosauri, solitamente raggruppati sotto il nome generale di stegocefali) raggiungevano grandi dimensioni (la lunghezza del loro cranio era di circa 1 m), il loro corpo era coperto di scudi ossei. Fino alla metà del Carbonifero, quando apparvero i rettili, gli antichi anfibi erano gli unici vertebrati terrestri.
Gli anfibi moderni sono una classe di subphylum dei vertebrati. Mantengono uno stretto legame con l'ambiente acquatico, perché riprodursi in acqua.
In connessione con il raggiungimento della terra, gli anfibi hanno sviluppato la respirazione polmonare (nei pesci, la respirazione branchiale, ad eccezione dei dipnoi e dei pesci con pinne lobate, in cui la respirazione non è solo branchiale, ma può anche essere polmonare). Negli anfibi, in connessione con il passaggio al tipo di respirazione polmonare, apparvero due circoli di circolazione sanguigna e un cuore a tre camere (nei pesci - un cerchio e un cuore a due camere; le eccezioni sono, ancora una volta, i dipnoi e i lobi- pesce con pinne). Tuttavia, i polmoni degli anfibi sono poco sviluppati, quindi la respirazione cutanea gioca un ruolo importante nello scambio di gas. La pelle degli anfibi moderni è nuda e presenta molte ghiandole (nei pesci la pelle è ricoperta di squame). La pelle è separata dai muscoli da cavità riempite di liquido, che riduce il rischio di disidratazione e funge da ammortizzatore durante gli spostamenti sulla terraferma. Inoltre, questo dispositivo facilita lo scambio di gas attraverso la pelle.
Cambiamenti significativi si sono verificati negli anfibi nella struttura scheletrica. La maggior parte degli anfibi non ha coda (fa eccezione l'ordine dei caudati: tritoni, salamandre) e si muove con l'aiuto degli arti posteriori, saltando. La testa si articola in modo mobile con il corpo (appare una colonna cervicale con una vertebra cervicale): questo migliora l'orientamento nell'aria.
Zampa anteriore del pesce con pinne lobate Sauripterus (I e II) e dell'anfibio corazzato del Permiano (III):
1
– omologo omero, 2
– omologo del raggio, 3
– omologo dell'ulna
Per ridurre il peso (quando si passa da un ambiente acquatico a un ambiente arioso, il peso corporeo aumenta secondo la legge di Archimede), il cranio degli anfibi ha molti elementi cartilaginei e gli archi branchiali sono ridotti. Scompaiono anche le costole degli anfibi senza coda più altamente organizzati. La colonna vertebrale negli anfibi è più divisa in sezioni che nei pesci: in colonna vertebrale hanno una sezione cervicale, tronco, sacrale (rappresentata da una vertebra) e caudale (nei pesci si distinguono solo la sezione tronco e caudale; le loro costole si estendono dalla sezione del tronco).
Il sistema muscolare degli anfibi è organizzato in modo molto più diversificato rispetto a quello dei pesci. Negli anfibi, la segmentazione muscolare quasi scompare, compaiono diversi gruppi muscolari (ad esempio muscoli arti liberi, che i pesci non hanno). Anche il sistema nervoso degli anfibi è più complesso: prosencefalo sono più grandi della media, divisi in due emisferi. Il cervelletto è meno sviluppato che nei pesci. Le aree del midollo spinale da cui originano i nervi motori sono ispessite. Anche i sensi sono migliorati. L'orecchio medio compare nell'organo dell'udito (solo nei pesci). orecchio interno) - questo permette di percepire le vibrazioni sonore ambiente aereo. Gli occhi sono coperti di palpebre, che li proteggono dalla disidratazione e dall'intasamento. Gli occhi degli anfibi sono adattati alla visione in due ambienti: acqua e aria.
La riproduzione negli anfibi avviene in acqua. La fecondazione è solitamente esterna. Lo sviluppo arriva con la metamorfosi. Dall'uovo appare una larva, molto simile a un pesce. Lei, come il pesce, ha un circolo di circolazione sanguigna, un cuore a due camere, la respirazione branchiale, un organo della linea laterale e nuota con l'aiuto della coda. Questo stadio larvale indica che gli antenati degli anfibi erano pesci antichi.
Gli anfibi, come i pesci, appartengono all'anamnia - animali in cui, durante lo sviluppo embrionale (embrionale), non compaiono una membrana embrionale (amnion) e uno speciale organo embrionale (allantoide).
Biglietto numero 8
1. Funzione cardiaca e sua regolazione. Igiene del sistema circolatorio
Gli organi circolatori degli esseri umani e dei mammiferi comprendono il cuore e i vasi sanguigni. Il cuore degli esseri umani e dei mammiferi è composto da quattro camere, costituite da due atri e due ventricoli. Tra l'atrio destro e il ventricolo destro si trova la valvola tricuspide, mentre tra l'atrio sinistro e il ventricolo sinistro si trova la valvola bicuspide (mitrale). L'aorta emerge dal ventricolo sinistro e l'arteria polmonare emerge da quello destro. Al confine di questi vasi e dei ventricoli si trovano le valvole semilunari. Le valvole cardiache assicurano il flusso sanguigno unidirezionale nel cuore: dagli atri ai ventricoli e poi nel sistema arterioso.
1 - atrio sinistro; 2 - vene polmonari (ne vengono mostrate solo due); 3 - valvola atrioventricolare sinistra (bicuspide); 4 - ventricolo sinistro; 5 - setto interventricolare; 6 - ventricolo destro; 7 - vena cava inferiore; 8 - valvola atrioventricolare destra (tricuspide); 9 - atrio destro; 10 - nodo seno-atriale; 11 - vena cava superiore; 12 - nodo atrioventricolare
La parete del cuore è costituita da tre strati: l'endocardio è lo strato epiteliale interno, il miocardio è lo strato muscolare medio e l'epicardio è lo strato esterno costituito da tessuto connettivo e ricoperto di epitelio sieroso. La massa principale è il muscolo miocardico striato, che in molti modi differisce dal muscolo scheletrico striato. Il cuore ha automaticità: la capacità di eccitarsi e contrarsi in assenza di influenze esterne (il muscolo scheletrico, a differenza del miocardio, si contrae solo in risposta agli impulsi nervosi che gli arrivano lungo le fibre nervose). L'esterno del cuore è coperto da un sacco pericardico: il pericardio. Le pareti del pericardio secernono fluido, che riduce l'attrito del cuore durante la contrazione.
P – eccitazione atriale; QRS – eccitazione ventricolare;
T – diminuzione dell’attività ventricolare
Il lavoro del cuore consiste nel pompare ritmicamente il sangue nel sistema arterioso, che entra nel cuore dalla circolazione sistemica e polmonare attraverso le vene (attraverso la vena cava, il sangue venoso entra nell'atrio destro e attraverso le vene polmonari, il sangue arterioso entra l'atrio sinistro). Le camere del cuore si contraggono in una certa sequenza (la contrazione del cuore è chiamata sistole) e si rilassano (il rilassamento del cuore è chiamato diastole). La prima fase è la sistole atriale, la seconda fase è la sistole ventricolare (gli atri sono rilassati in questo momento), la terza fase è la diastole totale degli atri e dei ventricoli. Tutte e tre le fasi insieme compongono ciclo cardiaco. In un adulto dura in media 0,8 s (frequenza cardiaca 75 battiti/min), con la prima fase che dura 0,1 s, la seconda – 0,3 s, la terza – 0,4 s. Questa alternanza di contrazione e rilassamento consente al miocardio di lavorare per tutta la vita di una persona senza stancarsi.
La regolazione del cuore viene effettuata tramite vie nervose e umorali. La regolazione nervosa è fornita dal sistema nervoso autonomo (autonomo), dalle sue due divisioni: simpatico e parasimpatico. Il centro della regolazione simpatica del cuore si trova nel midollo spinale toracico. Qui, nelle corna laterali del midollo spinale, si trovano i corpi dei primi neuroni simpatici (pregangliari). I lunghi processi di questi neuroni (assoni pregangliari) si estendono oltre il midollo spinale e formano interruttori sinaptici sui corpi dei secondi neuroni simpatici (postgangliari), che si trovano nei gangli simpatici, formando due catene simpatiche lungo il midollo spinale.
Gli assoni simpatici postgangliari si estendono dai corpi cellulari dei neuroni postgangliari e terminano nel miocardio. Il trasmettitore (mediatore) noradrenalina viene rilasciato dalle terminazioni di questi assoni. Sotto l'influenza della norepinefrina, aumentano la frequenza e la forza delle contrazioni cardiache (effetti cronotropi e inotropi positivi), aumenta l'eccitabilità del miocardio e aumenta la velocità di eccitazione. Tutto ciò porta ad un aumento delle prestazioni cardiache. Tali cambiamenti sono necessari durante l'attività fisica e lo stress, perché in questi casi è necessario un aumento del flusso sanguigno.
Il centro della regolazione parasimpatica del cuore si trova nel midollo allungato; sono presenti i corpi cellulari dei neuroni pregangliari parasimpatici. Gli assoni di questi neuroni vanno senza interruzione al cuore, perché i corpi dei neuroni parasimpatici postgangliari si trovano nel cuore. Un altro trasmettitore, l'acetilcolina, viene rilasciato dalle terminazioni di questi assoni. Provoca esattamente gli effetti opposti (effetti crono- e inotropi negativi, diminuzione dell'eccitabilità, velocità di eccitazione attraverso il miocardio). Il sistema parasimpatico regola il funzionamento del cuore a riposo. La regolazione autonoma del cuore è influenzata dalle parti sovrastanti del sistema nervoso centrale.
Il midollo allungato contiene anche il centro vasomotore: regola il lume dei vasi sanguigni. L'eccitazione di questo centro porta al restringimento (costrizione) dei vasi sanguigni.
Anche i fattori umorali associati all'ambiente fluido del corpo svolgono un ruolo importante nella regolazione del sistema cardiovascolare. L'ormone principale che regola il funzionamento del cuore e dei vasi sanguigni è l'adrenalina. È sintetizzato nelle cellule della midollare del surrene. Gli effetti dell'adrenalina sono gli stessi del trasmettitore simpatico noradrenalina, ma si sviluppano più lentamente. Anche gli ormoni tiroidei tiroxina e triiodotironina aumentano la frequenza cardiaca. Il lavoro del cuore è influenzato anche da vari ioni che entrano nel flusso sanguigno. Ad esempio, gli ioni calcio migliorano e gli ioni potassio sopprimono la funzione cardiaca. Nervoso e regolazione umorale Il sistema cardiovascolare è strettamente interconnesso. La regolazione nervosa ha effetti immediati sul cuore; la regolazione umorale ha effetti più lenti e più duraturi.
L'igiene del sistema cardiovascolare comporta lo sviluppo, l'allenamento e il rafforzamento di questo sistema. Influenza benefica il lavoro fisico all'aria aperta ha un impatto sulla sua attività. Tuttavia, un'attività fisica eccessiva, soprattutto in una persona non allenata, può causare gravi disturbi al funzionamento del cuore e dei vasi sanguigni. Il danno più grande portare, ovviamente, nicotina e alcol. Avvelenano il miocardio e interrompono la normale regolazione del cuore e dei vasi sanguigni. Ciò si esprime nel verificarsi di spasmi coronarici, ad es. vasi che alimentano il miocardio stesso. Di conseguenza, a causa di un flusso sanguigno insufficiente, nel miocardio può formarsi una zona di tessuto morto, o necrosi, che provoca un infarto miocardico. La conseguenza del vasospasmo può anche essere lo sviluppo dell'ipertensione - un aumento persistente della pressione sanguigna; questo comporta anche la disgregazione del cuore.
Le malattie cardiache più comuni includono la malattia coronarica (inclusi - attacco cardiaco acuto miocardio), processi infiammatori nel cuore (miocardite, pericardite), difetti cardiaci. I problemi cardiaci si manifestano spesso sotto forma di aritmie, ovvero disturbi del ritmo cardiaco. L'elettrocardiografia viene spesso utilizzata per studiare il funzionamento del cuore. Questo metodo permette di valutare come viene eccitato il cuore e come questa eccitazione si diffonde attraverso il sistema di conduzione del cuore.
2. Batteri. Caratteristiche della loro struttura e attività, ruolo nella natura e nella vita umana
I batteri sono un regno che appartiene al superregno degli organismi prenucleari, o procarioti, organismi unicellulari le cui cellule non hanno un nucleo formato. La funzione del nucleo in essi è svolta dalla sostanza nucleare - Molecola di DNA, arrotolato in un anello (nucleoide). Il nucleoide si trova nel citoplasma della cellula.
La cellula batterica è priva di mitocondri, plastidi e molti altri organelli presenti nelle cellule eucariotiche (che hanno un nucleo formato). Le funzioni di questi organelli sono svolte da cavità delimitate da una membrana (mesosomi). Una cellula batterica contiene ribosomi. La cellula è separata dal suo ambiente da una membrana e da una densa parete cellulare. A volte c'è anche una capsula colloidale (semiliquida) sopra il guscio.
Schema della struttura di una cellula procariotica (cellula batterica in sezione longitudinale):
Gli – granuli di glicogeno; E– flagello; Kps – capsula; KSt- parete cellulare; Lee– goccioline lipidiche; PGM– acido poli-p-idrossibutirrico; P- Bevuto; Pz– plasmide; PM- membrana plasmatica; PF – granuli di polifosfato; R– ribosomi e polisomi; C– citoplasma IO– sostanza nucleare (nucleoide); S– inclusioni di zolfo
Le cellule batteriche possono avere diverse forme: sferiche (cocchi), bastoncellari (bacilli), spirali (spirille), curve (vibrioni). I batteri mobili hanno uno o più flagelli. Forme coloniali si trovano anche tra i batteri.
I batteri si riproducono dividendo la cellula a metà per formare una partizione trasversale. Prima si divide il nucleoide, poi il citoplasma. Ma i batteri hanno anche un processo “sessuale”, ad esempio la coniugazione in E. coli. In questo caso, le informazioni genetiche vengono scambiate.
Esistono anche batteri autotrofi capaci di sintetizzare da soli le sostanze organiche. Questi includono batteri il cui citoplasma contiene pigmento fotosintetico, ad esempio la batterioclorofilla. Durante il processo di fotosintesi, questi batteri non producono ossigeno, perché La loro fonte di protoni di idrogeno non è l'acqua, ma l'idrogeno solforato o l'idrogeno molecolare. L'eccezione qui sono i cianobatteri, che sono anche classificati come alghe blu-verdi.
Esistono anche batteri che sintetizzano le sostanze organiche utilizzando l'energia rilasciata durante l'ossidazione dei composti inorganici. Questi sono batteri chemiotrofi (chemiosintetici). Il processo di chemiosintesi fu scoperto nel 1887 dal grande scienziato russo S.N. Vinogradskij.
In base al tipo di respirazione, i batteri si dividono in aerobi (hanno bisogno di ossigeno per respirare) e anaerobi (vivono in un ambiente privo di ossigeno). Gli anaerobi sono batteri della fermentazione (acido lattico, acido acetico, acido alcolico, ecc.). La fermentazione gioca un ruolo importante nel ciclo delle sostanze in natura ed è di grande importanza pratica.
I batteri spesso formano spore: il contenuto della cellula batterica assume la forma di una palla, l'acqua viene rimossa e si forma un nuovo guscio. In questa forma, i batteri tollerano condizioni di vita sfavorevoli. Le spore servono anche a diffondere i batteri.
I batteri vivono ovunque. Nell'aria salgono fino agli strati superiori dell'atmosfera (a volte fino a 30 km). Nel suolo i batteri vivono principalmente nello strato fertile (humus). 1 g di terreno fertile può contenere fino a 3 miliardi di batteri. Gli azotobatteri, i batteri nitrificanti e i batteri della decomposizione svolgono un ruolo importante nella formazione del suolo.
I batteri vivono anche nell'acqua, soprattutto negli strati superficiali. I batteri acquatici benefici sono coinvolti nella mineralizzazione dei residui organici nei corpi idrici.
Anche gli agenti patogeni possono essere trasmessi prodotti alimentari. Ad esempio, bacillo Clostridium botulinum si moltiplica in un ambiente privo di ossigeno quando la tecnologia di conservazione degli alimenti viene violata. La sua tossina (il veleno che secerne durante il processo metabolico) è una proteina scarsamente scomposta nel tratto digestivo; 1 g di questa tossina è sufficiente per uccidere circa 60 miliardi di topi!
Le misure per combattere le malattie infettive comprendono la disinfezione, l'irradiazione ultravioletta, la sterilizzazione (riscaldamento a 120 ° C), la pastorizzazione (riscaldamento dei prodotti più volte a 60–70 ° C), la distruzione dei vettori, l'isolamento dei pazienti. Le malattie batteriche infettive vengono trattate con antibiotici.
I batteri possono anche vivere in simbiosi con altri organismi. Questi sono batteri che si depositano nel tratto digestivo degli animali e degli esseri umani e aiutano a scomporre e assorbire il cibo. L'intestino umano contiene flora microbica (microflora): si tratta di batteri (E. coli, bifidobatteri, lattobacilli) che sopprimono lo sviluppo di batteri patogeni, sintetizzano vitamine (ad esempio, E. coli sintetizza la vitamina K, necessaria per la coagulazione del sangue) e favorire la digestione del cibo. Quando la microflora viene soppressa dagli antibiotici, può svilupparsi una condizione grave: la disbiosi.
Il ruolo principale dei batteri in natura è la loro partecipazione al ciclo delle sostanze. Solo grazie ai batteri avvengono le trasformazioni delle sostanze, senza le quali la vita sulla Terra è impossibile. Grazie a batteri e funghi, i residui vegetali si decompongono per formare anidride carbonica, che viene poi reincorporata nella materia organica attraverso il processo di fotosintesi. Grazie ai batteri, l'azoto e lo zolfo entrano nel ciclo delle sostanze. Senza batteri, tutti gli atomi di carbonio e di azoto della Terra sarebbero presenti stato vincolato nei corpi di organismi morti.
L'uomo utilizza ampiamente varie proprietà dei batteri nelle sue attività economiche. Pertanto, la capacità dei batteri di provocare la fermentazione (acido lattico, batteri della fermentazione dell'acido acetico) viene utilizzata per preparare i prodotti corrispondenti, la capacità dei batteri nodulari di assimilare l'azoto atmosferico viene utilizzata per fertilizzare il terreno, arricchirlo con fertilizzanti azotati, la capacità di batteri per sintetizzare vitamine, aminoacidi e altri composti nel processo di metabolismo viene utilizzato nella sintesi batterica di questi composti su scala industriale.
I batteri sono un importante oggetto di ricerca scientifica per genetisti, biochimici e biofisici. Sono ampiamente utilizzati nella moderna biotecnologia.
Valori negativi sono principalmente batteri patogeni. Anche i batteri che causano il deterioramento degli alimenti (batteri in putrefazione e fermentazione) causano danni.
1
– micrococchi, 2
– diplococchi, 3
– streptococchi, 4
– stafilococchi,
5
– sarcine, 6
– batteri a forma di bastoncello, 7
–spirilla, 8
– vibrioni
I batteri sono esistiti in tutta la storia geologica della Terra. I primi organismi sulla Terra erano apparentemente batteri eterotrofi. Nell'era Archeana, i cianobatteri (alghe blu-verdi) iniziarono a rilasciare ossigeno nell'atmosfera terrestre. Ciò ha creato le condizioni per l'esistenza sulla Terra di organismi che respirano ossigeno (organismi aerobici).
Biglietto numero 9
1. Digestione, il ruolo delle ghiandole digestive. Importanza dell'assorbimento dei nutrienti
La digestione prevede la lavorazione meccanica del cibo, la sua scomposizione con l'aiuto di enzimi digestivi, l'assorbimento dei nutrienti e la rimozione dei residui non digeriti dal corpo. Tutti questi processi hanno luogo nel tratto digestivo.
Il tratto digestivo è diviso in cavità orale, faringe, esofago, stomaco, magro e colon, retto. I dotti di due grandi ghiandole digestive confluiscono nella sezione iniziale dell'intestino tenue - il duodeno - il fegato e il pancreas. Nella cavità orale si aprono i dotti di tre paia di grandi ghiandole salivari (parotide, sublinguale e sottomandibolare) e molte piccole ghiandole. Le pareti dello stomaco e dell'intestino contengono anche molte piccole ghiandole digestive. Le ghiandole digestive secernono secrezioni: succhi digestivi. Contengono enzimi - catalizzatori biologici di natura proteica. Sotto l'influenza degli enzimi digestivi e di alcuni altri composti, si verifica la decomposizione del cibo: i composti organici complessi vengono scomposti in composti semplici.
La lavorazione meccanica del cibo avviene nella cavità orale: il cibo viene masticato con i denti. Gli esseri umani hanno 32 denti. La parte del dente che sporge sopra la superficie della mascella è chiamata corona. È costituito da dentina ed è ricoperto di smalto. Lo smalto è una sostanza densa che protegge il dente dai danni.
Ci sono molti recettori del gusto sulla lingua: alla radice della lingua ci sono i recettori che percepiscono il gusto amaro, sulla punta della lingua ci sono i recettori del gusto dolce, ai lati della lingua ci sono i recettori del gusto acido e salato.
La saliva viene secreta nella cavità orale. È costituito per il 98-99% da acqua ed enzimi digestivi: amilasi (scompone i carboidrati in maltosio) e maltasi (scompone il maltosio in due molecole di glucosio). Gli enzimi salivari sono attivi solo in un ambiente alcalino. La saliva contiene anche mucina (una sostanza mucosa) e lisozima (una sostanza battericida). Vengono secreti dai 600 ai 1500 ml di saliva al giorno.
La scomposizione del cibo continua nello stomaco. Nella parete dello stomaco ci sono cellule che secernono l'enzima digestivo in forma inattiva: il pepsinogeno. Queste cellule sono chiamate cellule principali. Entra il pepsinogeno forma attiva– pepsina – sotto l’influenza di acido cloridrico, che viene secreto dalle cellule parietali. Il terzo tipo di cellule nella parete dello stomaco - le cellule accessorie - secernono la secrezione mucoide, che protegge le pareti dello stomaco dall'azione della pepsina su di esse.
La pepsina è un enzima che scompone le proteine in peptidi. Inoltre, il succo gastrico contiene un enzima (lipasi) che scompone il grasso del latte; La presenza di questo enzima è particolarmente importante in neonati. Enzimi succo gastrico non influiscono sui carboidrati. Ma per qualche tempo la degradazione dei carboidrati continua sotto l'azione degli enzimi presenti nella saliva rimasta all'interno del bolo. Gli enzimi del succo gastrico sono attivi in un ambiente acido. Il volume dello stomaco in un adulto è di circa 3 litri.
Il cibo rimane nello stomaco per 3-4 ore, quindi passa in porzioni nell'intestino tenue. Nel duodeno, il succo pancreatico agisce sul cibo. È un liquido incolore con reazione alcalina. Contiene enzimi che agiscono su diversi tipi di cibo. Le lipasi agiscono sui grassi emulsionati, scomponendoli in acidi grassi e glicerolo, amilasi e maltasi in carboidrati, scomponendoli in glucosio, la tripsina in peptidi, scomponendoli in aminoacidi.
L'emulsificazione dei grassi (frantumazione in minuscole goccioline, aumento della superficie di interazione tra grassi ed enzimi) si ottiene attraverso la bile, che viene sintetizzata nel fegato. La bile si accumula cistifellea, e poi entra nel duodeno attraverso il dotto biliare. La bile attiva anche le lipasi e migliora la motilità intestinale.
Il rivestimento dell'intestino tenue contiene molte ghiandole che secernono il succo intestinale. Gli enzimi presenti in questo succo agiscono su diversi tipi di cibo.
Dopo la digestione del cibo inizia il suo assorbimento. L'assorbimento avviene principalmente nell'intestino tenue, la cui mucosa è dotata di villi. All'interno dei villi scorrono vasi sanguigni e linfatici. Ci sono fino a 2,5 mila villi per 1 cm2 di superficie della mucosa, il che aumenta la superficie di assorbimento a 400–500 m2.
Aminoacidi, glucosio, vitamine, sali minerali sotto forma di soluzioni acquose vengono assorbiti nel sangue e acido grasso e il glicerolo formatosi durante la scomposizione dei grassi vengono convertiti cellule epiteliali villi. Qui si formano molecole di grasso caratteristiche del corpo umano, che entrano prima nella linfa e poi nel sangue. L'acqua viene assorbita principalmente nell'intestino crasso. Un numero enorme di batteri vive qui in simbiosi con l'uomo. L'intestino umano contiene flora microbica (microflora): si tratta di batteri (E. coli, bifidobatteri, lattobacilli) che sopprimono lo sviluppo di batteri patogeni, sintetizzano vitamine (ad esempio, E. coli sintetizza la vitamina K, necessaria per la coagulazione del sangue) e favorire la digestione del cibo. Con la loro partecipazione si decompone la cellulosa, che attraversa l'intero tratto digerente senza modifiche. Quando la microflora viene soppressa dagli antibiotici, può svilupparsi una condizione grave: la disbiosi.
L'importanza dell'assorbimento è che grazie a questo processo tutte le sostanze organiche, i sali minerali, l'acqua e le vitamine necessarie entrano nel corpo.
2. Categorie sistematiche fondamentali di piante e animali. Segni della specie
La sistematica studia l'intera diversità degli organismi viventi. Gli animali e le piante appartengono al superregno degli organismi nucleari (eucarioti). Questo superregno è diviso nel regno delle Piante, nel regno degli Animali e nel regno dei Funghi. Nel regno delle Piante si distinguono i sottoregni (ad esempio il sottoregno delle Piante Superiori). All'interno dei sottoregni si distinguono divisioni (ad esempio il dipartimento Angiosperme nel sottoregno Piante superiori). I dipartimenti sono divisi in classi (ad esempio, nel dipartimento Angiosperme ci sono due classi: Dicotiledoni e Monocotiledoni). Le classi sono divise in ordini (ad esempio, l'ordine delle Rosaceae nella classe delle Dicotiledoni), gli ordini in famiglie (ad esempio, la famiglia delle Crucifere nell'ordine delle Caperaceae). Le famiglie sono divise in generi e i generi in specie.
Il Regno Animale è diviso nel sottoregno Protozoi e nel sottoregno Multicellulare. All'interno di questi sottoregni si distinguono phyla (ad esempio il phylum Cordati), che possono essere suddivisi in sottotipi (all'interno del phylum Cordati si distinguono tre sottophyla: Tunicati, Cefalocordati e Vertebrati). Tipi e sottotipi sono divisi in classi (ad esempio, nel sottotipo Vertebrati ci sono le classi Ciclostomi, Pesci cartilaginei, Pesci ossei, Anfibi, Rettili, Uccelli, Mammiferi). Le classi, a loro volta, si dividono in ordini (in botanica corrispondono a ordini), gli ordini in famiglie, le famiglie in generi, i generi in specie.
Esistono anche unità sistematiche aggiuntive (superclassi, sottoclassi, superordini, sottordini, ecc.). Una specie è un insieme di popolazioni in cui tutti gli individui hanno caratteristiche morfologiche, fisiologiche e biochimiche simili. Tutti gli individui di questa specie sono in grado di incrociarsi liberamente e produrre prole fertile.
Charles Darwin definì una specie come un insieme di individui simili nella struttura che producono una prole fertile. Successivamente furono aggiunti i seguenti criteri di specie: genetico (lo stesso insieme di cromosomi in tutti gli individui della specie); fisiologico (somiglianza dei processi fisiologici); biochimico (somiglianza dei processi biochimici, cioè somiglianza del metabolismo nel corpo); geografica (area che occupa questo tipo); ecologico (condizioni in cui esiste la specie), morfologico (somiglianza di struttura).
Gli individui della stessa specie devono soddisfare tutti questi criteri, perché È impossibile determinare in base a una o più caratteristiche se si tratta della stessa specie oppure no. Ad esempio, esistono specie sorelle morfologicamente indistinguibili (ad esempio, due specie di arvicole: l'arvicola comune e l'arvicola dell'Europa orientale); in natura esistono specie che si incrociano e producono prole fertile (ad esempio alcuni tipi di canarini), ecc.
La struttura elementare di una specie è una popolazione: un insieme di individui di una specie liberamente incrociati che vivono per lungo tempo in un determinato territorio, separatamente da un'altra popolazione della stessa specie. Possiamo dire che una popolazione è un sistema genetico aperto e una specie è un sistema genetico chiuso.
Biglietto numero 10
1. La respirazione delle piante, degli animali e dell'uomo, il suo significato. La struttura degli organi respiratori umani e le loro funzioni
La respirazione è una delle più importanti funzioni vitali maggior parte degli organismi, compresa l'immissione di ossigeno nel corpo, l'uso dell'ossigeno per ottenere energia e l'eliminazione dal corpo dei prodotti finali della respirazione, principalmente anidride carbonica.
Respirazione delle piante.
Tutti gli organi e i tessuti delle piante respirano. Il seme assorbe ossigeno anche durante la conservazione, ma l'embrione in via di sviluppo respira in modo particolarmente intenso. La radice assorbe ossigeno dal terreno, le foglie ricevono ossigeno attraverso gli stomi e i fusti giovani attraverso le lenticelle.
Respirazione degli animali.
Protozoi, celenterati, spugne e molti vermi respirano su tutta la superficie del corpo. Alcuni vermi policheti, la maggior parte dei molluschi, crostacei e pesci assorbono l'ossigeno dall'acqua attraverso le branchie. Il corpo degli artropodi terrestri (aracnidi e insetti) è penetrato da una rete di trachee, tubi che forniscono aria da speciali spiracoli ai tessuti.
Gli anfibi appaiono relativamente polmoni piccoli e la respirazione avviene in parte attraverso la pelle. Nei rettili la respirazione avviene solo attraverso i polmoni. Anche gli uccelli hanno la respirazione polmonare e in volo usano speciali sacche d'aria. Pertanto, durante il volo sperimentano la cosiddetta doppia respirazione.
Tutti i mammiferi respirano usando i polmoni. La struttura degli organi respiratori dei mammiferi può essere considerata usando l'esempio del sistema respiratorio umano.
L'aria viene inspirata attraverso il naso. La cavità nasale è costituita da passaggi nasali tortuosi, che hanno una vasta area e sono rivestiti con epitelio ciliato per rimuovere le particelle estranee che entrano nel naso con l'aria. Dalla cavità nasale, l'aria entra nella laringe attraverso il rinofaringe. La base della laringe è la cartilagine tiroidea, che la ricopre davanti. Poiché l'esofago che porta allo stomaco inizia accanto alla laringe, durante la deglutizione, la laringe si copre riflessivamente con una speciale cartilagine epiglottica in modo che il cibo non vi penetri. Anche la laringe è rivestita da epitelio ciliato. Tra le cartilagini della laringe ci sono pieghe speciali: le corde vocali, la cui distanza può variare ampiamente. Quando l'aria viene espirata, i legamenti possono vibrare a frequenze diverse, generando un suono. Il timbro della voce dipende non solo dallo spessore, dalla lunghezza e dalla forma delle corde vocali, ma anche dalla forma e dal volume della faringe, del rinofaringe, della cavità orale, della posizione della lingua, ecc.
Dalla laringe, l'aria passa nella trachea, un tubo, la cui parete anteriore è formata da semianelli cartilaginei e la parete posteriore è adiacente all'esofago. La trachea si ramifica in due bronchi, che a loro volta, dividendosi più volte, formano numerosi rami: i bronchioli. Anche i bronchioli si dividono ripetutamente, formando grappoli di minuscole vescicole polmonari - alveoli - piene d'aria, che formano i polmoni. La superficie totale di tutti gli alveoli raggiunge i 100 m2 e tutti sono intrecciati con i capillari della circolazione polmonare. Le pareti degli alveoli sono formate da un unico strato di cellule. Ogni polmone è coperto da una membrana di tessuto connettivo: la pleura polmonare, e le pareti del torace in cui si trovano i polmoni sono coperte dall'interno con la parete pleura.
Tra le due pleure si trova un piccolo spazio ermeticamente chiuso in cui non c'è aria: la cavità pleurica. La pressione nella cavità pleurica è “negativa”, cioè leggermente inferiore a quella atmosferica.
In una persona in uno stato calmo, circa una volta ogni quattro secondi, raffiche di impulsi compaiono nei neuroni del centro respiratorio del midollo allungato, viaggiando lungo le fibre nervose fino ai muscoli intercostali e al diaframma, che limita la cavità toracica dal basso . Di conseguenza, i muscoli si contraggono e le costole si alzano e il diaframma, appiattendosi, si abbassa. Tutto ciò porta ad un aumento del volume della cavità toracica. I polmoni, trovandosi in uno spazio ermeticamente chiuso, seguono i movimenti del torace e si espandono anche, aspirando aria: si verifica l'inalazione. Quando inspiri, il sangue è saturo di ossigeno, che raggiunge quasi istantaneamente le cellule del centro respiratorio: smettono di generare impulsi respiratori e l'inspirazione si interrompe: le costole scendono, il diaframma si alza, il volume della cavità toracica diminuisce e l'espirazione si verifica.
Gli uomini inspirano l'aria principalmente attraverso i movimenti del diaframma e le donne - attraverso i movimenti delle costole. Il volume d'aria che entra nei polmoni di una persona durante un'inspirazione silenziosa è di circa 500 cm3. Dopo un molto Fai un respiro profondo una persona è in grado di espirare 3500–4000 cm3. Questo volume si chiama capacità vitale polmoni. Tuttavia, anche dopo l'espirazione più profonda, nei polmoni di una persona rimangono sempre circa 1000 cm 3 di aria in modo che gli alveoli non si attacchino.
L'aria inalata contiene circa 21% O 2, 79% N 2, 0,03% CO 2. Nei polmoni, circa il 5% di O 2 passa attraverso le pareti più sottili degli alveoli e dei capillari del piccolo circolo e si lega all'emoglobina nei globuli rossi. Circa il 4% della CO 2, invece, lascia il flusso sanguigno negli alveoli e viene espirata. Pertanto, la composizione dell'aria espirata comprende circa il 16% di O 2, il 79% di N 2, il 4% di CO 2 e vapore acqueo.
L'attività del centro respiratorio è regolata sia da varie sostanze chimiche portate al centro respiratorio dal sangue, sia dagli impulsi nervosi provenienti da esso vari dipartimenti sistema nervoso centrale. Lo stimolo specifico dei neuroni che provoca l'inalazione è l'anidride carbonica; man mano che il livello di CO 2 nel sangue diminuisce, la respirazione diventa meno frequente.
Se una persona inala accidentalmente vapori di sostanze che irritano i recettori della mucosa del naso, della faringe, della laringe (ammoniaca, cloro, ecc.), Si verifica uno spasmo riflesso della glottide, dei bronchi e dell'apnea. Quando le vie respiratorie sono irritate da piccole particelle estranee - polvere, detriti, muco in eccesso - si verificano starnuti o tosse. Pertanto, la tosse e lo starnuto sono normalmente riflessi protettivi, che sono esalazioni acute. Allo stesso tempo, le particelle irritanti vengono rimosse dalle vie respiratorie.
Durante lo stress fisico o nervoso, la frequenza respiratoria aumenta bruscamente, a causa dell'aumento del costo dell'ossigeno dovuto all'aumento del costo energetico.
2. Funghi. Caratteristiche della loro struttura e attività, ruolo nella natura e nella vita umana
I funghi sono un regno di organismi che hanno una serie di caratteristiche sia vegetali che animali. Ad oggi si conoscono circa 100mila specie di funghi.
I funghi necessitano di composti organici già pronti (come gli animali), ad es. Secondo il loro metodo di alimentazione sono eterotrofi. I seguenti tre tipi di nutrizione eterotrofa si trovano nei funghi.
I funghi (come le piante) crescono per tutta la vita.
Il corpo del fungo è formato da sottili fili bianchi costituiti da un'unica fila di cellule. Questi fili sono chiamati ife. Insieme, le ife formano il corpo del fungo, che si chiama micelio o micelio. Alcuni funghi non hanno partizioni tra le cellule e quindi l'intero micelio è una cellula gigante.
Le cellule fungine hanno una parete cellulare fatta di chitina. Il loro nutriente di riserva è molto spesso il glicogeno polisaccaridico (come negli animali). I funghi non contengono clorofilla.
I funghi sono un gruppo di esseri viventi molto antico, conosciuto fin dal periodo Siluriano dell'era Paleozoica. I possibili antenati dei funghi sono considerate alghe antiche che hanno perso la clorofilla.
1, 3 – diverse fasi sviluppo del corpo fruttifero, 2 – corpo fruttifero in sezione
(a – volva, b – cappuccio, c – resti di una copertura comune, d – gamba, e – anello, f – piastre)
La riproduzione nei funghi può essere asessuata o sessuale. Riproduzione asessuata può essere vegetativo (ad esempio, parti del micelio o cellule germogliate, come nel lievito) o con l'aiuto di cellule specializzate - spore (nei funghi a cappello, nel muco, nella segale cornuta).
Riproduzione sessuale si verifica durante la fusione delle cellule sessuali - gameti. Di conseguenza, si forma uno zigote da cui si sviluppa il micelio.
Esempi di funghi.
I funghi a cappello sono simbionti di piante superiori. I corpi fruttiferi sono formati da un fitto intreccio di ife. La parte inferiore del cappello può essere formata da placche (russula, finferli) o tubi (porcini, mosca del muschio), in cui maturano le spore. Circa 200 specie di funghi champignon vengono utilizzate come cibo. Contengono proteine, vitamine e sali minerali. Alcuni funghi con cappuccio sono velenosi per l'uomo: fungo velenoso, agarico volante, fungo satanico. I funghi champignon sono una fonte di cibo per molti animali.
Il lievito, sviluppandosi su mezzi contenenti zuccheri, li converte in alcol etilico e anidride carbonica. Viene utilizzato il lievito Industria alimentare: panificazione, vinificazione, produzione di birra.
Il penicillium, o muffa verde, così come alcune altre muffe, viene utilizzato per produrre una varietà di antibiotici, sostanze che inibiscono la riproduzione e la crescita dei batteri.
Il ruolo dei funghi nella natura e nella vita umana è molto grande. I funghi sono i principali distruttori (riduttori) dei resti di piante morte, giocando ruolo vitale nel ciclo delle sostanze nei sistemi ecologici.
Continua
