Круги кровообращения в организме человека. Характеристика, различия, особенности функционирования. Большой и малый круги кровообращения Состав крови малого круга кровообращения

1. Изменение состава крови в большом и малом кругах кровообращения

К органам кровообращения человека и млекопитающих относят сердце и сосуды. В системе кровеносных сосудов различают артерии, капилляры и вены. Артерии несут кровь от сердца под большим давлением, поэтому стенки этих сосудов толстые и упругие. Капилляры – это самые тонкие сосуды, их стенки состоят из одного слоя клеток. Через стенки капилляров легко проникают различные вещества. Вены несут кровь к сердцу под небольшим давлением, поэтому их стенки тонкие и неупругие. Внутри вен есть полулунные клапаны. Стенки вен сжимаются мышцами, что способствует току крови по венам.

Все сосуды образуют два круга кровообращения: большой и малый. Большой круг начинается в левом желудочке. От него отходит аорта, которая образует дугу. От дуги аорты отходят артерии. От начальной части аорты отходят коронарные сосуды, которые снабжают кровью миокард. Часть аорты, находящаяся в грудной клетке, называется грудной аортой, а та часть, которая находится в брюшной полости, – брюшной аортой. Аорта ветвится на артерии, артерии на артериолы, артериолы на капилляры. Из капилляров большого круга ко всем органам и тканям поступают кислород и питательные вещества, а из клеток в капилляры поступают углекислый газ и продукты обмена. В капиллярах кровь превращается из артериальной в венозную.

Очищение крови от ядовитых продуктов распада происходит в сосудах печени и почек. Кровь от пищеварительного тракта, поджелудочной железы и селезенки поступает в воротную вену печени. В печени воротная вена разветвляется на капилляры, которые затем снова объединяются в общий ствол печеночной вены. Эта вена впадает в нижнюю полую вену. Таким образом, вся кровь от органов брюшной полости до поступления в большой круг проходит через две капиллярные сети: через капилляры самих этих органов и через капилляры печени. Воротная система печени обеспечивает обезвреживание ядовитых веществ, которые образуются в толстом кишечнике. В почках тоже имеется две капиллярные сети: сеть почечных клубочков, через которую, плазма крови, содержащая вредные продукты обмена (мочевину, мочевую кислоту), переходит в полость капсулы нефрона, и капиллярная сеть, оплетающая извитые канальцы.

Капилляры сливаются в венулы, затем в вены. В конце концов вся кровь поступает в верхнюю и нижнюю полые вены, которые впадают в правое предсердие.

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. Венозная кровь из правого желудочка поступает в легочную артерию, затем в легкие. В легких происходит газообмен, венозная кровь превращается в артериальную. По четырем легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.

Таким образом, главным отличием в составе крови в малом круге кровообращения является то, что по артериальным сосудам малого круга течет венозная кровь, содержащая много углекислого газа, а по венозным сосудам малого круга течет артериальная кровь, обогащенная кислородом.

2. Выход позвоночных на сушу. Усложнение организации земноводных по сравнению с рыбами

Выход позвоночных на сушу начался в девоне, когда появились первые древние земноводные. Земноводные произошли от древних кистеперых рыб (в наше время сохранился только один представитель этих рыб – латимерия). У кистеперых рыб, как и у двоякодышащих рыб, было жаберное и легочное дыхание. Кроме того, в основании парных плавников у этих рыб есть мясистая лопасть; скелет плавников кистеперых напоминает скелет конечностей наземных позвоночных. Древние земноводные (лабиринтодонты, батрахозавры обычно их объединяют под общим названием стегоцефалы) достигали больших размеров (длина только черепа у них была около 1 м), их туловище было покрыто костными щитками. До середины карбона, когда появились пресмыкающиеся, древние земноводные были единственными наземными позвоночными животными.

Современные земноводные – это класс подтипа позвоночных животных. Они сохраняют тесную связь с водной средой, т.к. размножаются в воде.

В связи с выходом на сушу у земноводных развилось легочное дыхание (у рыб дыхание жаберное, исключая двоякодышащих и кистеперых, у которых дыхание не только жаберное, но может быть и легочным). У земноводных в связи с переходом к легочному типу дыхания появились два круга кровообращения и трехкамерное сердце (у рыб – один круг и двухкамерное сердце; исключением являются опять-таки двоякодышащие и кистеперые). Однако легкие у земноводных развиты слабо, поэтому важную роль в газообмене играет кожное дыхание. Кожа у современных земноводных голая, имеет множество желез (у рыб кожа покрыта чешуями). Кожа отделена от мышц полостями, заполненными жидкостью, – это уменьшает опасность высыхания и служит в качестве амортизаторов при передвижении по суше. Кроме того, благодаря этому приспособлению облегчается газообмен через кожу.

Значительные изменения произошли у земноводных в строении скелета. Большинство земноводных не имеет хвоста (исключение – отряд хвостатые: тритоны, саламандры) и передвигается с помощью задних конечностей, прыжками. Голова подвижно сочленяется с туловищем (появляется шейный отдел позвоночника с одним шейным позвонком) – это улучшает ориентацию в воздушной среде.

Передняя конечность кистеперой рыбы Sauripterus (I и II) и пермской панцирной амфибии (III):
1 – гомолог плечевой кости, 2 – гомолог лучевой кости, 3 – гомолог локтевой кости

Для снижения веса (при переходе из водной среды в воздушную вес тела по закону Архимеда возрастает) в черепе земноводных есть много хрящевых элементов, жаберные дуги редуцируются. Ребра у наиболее высокоорганизованных бесхвостых земноводных тоже исчезают. Позвоночный столб у земноводных в большей степени разделен на отделы, чем у рыб: в позвоночном столбе у них есть шейный, туловищный, крестцовый (представлен одним позвонком) и хвостовой отделы (у рыб различают только туловищный и хвостовой отделы; от туловищного отдела у них отходят ребра).

Мышечная система у земноводных организована гораздо разнообразнее, чем у рыб. У земноводных почти исчезает сегментация мышц, появляются разные группы мышц (например, мышцы свободных конечностей, которых нет у рыб). Сложнее устроена у земноводных и нервная система: передний мозг у них крупнее среднего, разделен на два полушария. Мозжечок развит слабее, чем у рыб. Участки спинного мозга, от которых отходят двигательные нервы, у них утолщены. Совершенствуются и органы чувств. В органе слуха появляется среднее ухо (у рыб только внутреннее ухо) – это позволяет воспринимать звуковые колебания в воздушной среде. Глаза прикрыты веками, защищающими их от высыхания и засорения. Глаза земноводных приспособлены к видению в двух средах: водной и воздушной.

Размножение у земноводных происходит в воде. Оплодотворение, как правило, наружное. Развитие идет с метаморфозом. Из икринки появляется личинка, очень похожая на рыбу. У нее, как и у рыб, один круг кровообращения, двухкамерное сердце, жаберное дыхание, есть орган боковой линии, плавает она при помощи хвоста. Такая личиночная стадия указывает на то, что предками земноводных были древние рыбы.

Земноводные, как и рыбы, относятся к анамниям – животным, у которых в процессе эмбрионального (зародышевого) развития не возникает зародышевой оболочки (амниона) и особого зародышевого органа (аллантоиса).

Билет № 8

1. Работа сердца и ее регуляция. Гигиена кровеносной системы

К органам кровообращения человека и млекопитающих относят сердце и сосуды. Сердце человека и млекопитающих четырехкамерное, состоит из двух предсердий и двух желудочков. Между правым предсердием и правым желудочком находится трехстворчатый клапан, а между левым предсердием и левым желудочком – двустворчатый (митральный) клапан. Из левого желудочка выходит аорта, а из правого – легочная артерия. На границе этих сосудов и желудочков имеются полулунные клапаны. Клапаны сердца обеспечивают однонаправленный ток крови в сердце – от предсердий к желудочкам и далее в артериальную систему.

1 - левое предсердие; 2 - лёгочные вены (показаны лишь две) ; 3 - левый предсердно-жедудочковый клапан (двустворчатый); 4 - левый желудочек; 5 - межжелудочковая перегородка; 6 - правый желудочек; 7 - нижняя полая вена; 8 - правый предсердно-желудочковый клапан (трехстворчатый); 9 - правое предсердие; 10 - синусно-предсердный узел; 11 - верхняя полая вена; 12 - предсердно-желудочковый узел

Стенка сердца состоит из трех слоев: эндокарда – это внутренний эпителиальный слой, миокарда – это средний мышечный слой и эпикарда – это наружный слой, состоящий из соединительной ткани и покрытый серозным эпителием. Основную массу составляет миокард – поперечно-полосатая мышца, которая по ряду признаков отличается от поперечно-полосатой скелетной мышцы. Сердце обладает автоматией – способностью возбуждаться и сокращаться в отсутствие внешних воздействий (скелетная мышца в отличие от миокарда сокращается только в ответ на нервные импульсы, которые приходят к ней по нервным волокнам). Снаружи сердце покрыто околосердечной сумкой – перикардом. Стенки перикарда выделяют жидкость, которая уменьшает трение сердца при сокращении.

Р – возбуждение предсердий; QRS – возбуждение желудочков;
Т – снижение активности работы желудочков

Работа сердца состоит в ритмическом нагнетании в артериальную систему крови, которая поступает в сердце из большого и малого кругов кровообращения по венам (по полым венам венозная кровь поступает в правое предсердие, а по легочным венам – артериальная кровь в левое предсердие). Камеры сердца в определенной последовательности сокращаются (сокращение сердца называют систолой) и расслабляются (расслабление сердца называют диастолой). Первая фаза – это систола предсердий, вторая фаза – систола желудочков (предсердия в это время расслаблены), третья фаза – общая диастола предсердий и желудочков. Все три фазы вместе составляют сердечный цикл. У взрослого человека он длится в среднем 0,8 с (частота сердечных сокращений 75 уд./мин), при этом первая фаза длится 0,1 с, вторая – 0,3 с, третья – 0,4 с. Такое попеременное сокращение и расслабление позволяет миокарду работать в течение всей жизни человека, не утомляясь.

Регуляция работы сердца осуществляется нервным и гуморальным путем. Нервная регуляция обеспечивается вегетативной (автономной) нервной системой, ее двумя отделами – симпатическим и парасимпатическим. Центр симпатической регуляции сердца лежит в грудном отделе спинного мозга. Здесь в боковых рогах спинного мозга находятся тела первых (преганглионарных) симпатических нейронов. Длинные отростки этих нейронов (преганглионарные аксоны) выходят за пределы спинного мозга и образуют синаптические переключения на телах вторых (постганглионарных) симпатических нейронов, которые находятся в симпатических ганглиях, образующих две симпатические цепочки вдоль спинного мозга.

От тел постганглионарных нейронов отходят постганглионарные симпатические аксоны, которые заканчиваются в миокарде. Из окончаний этих аксонов выделяется передатчик (медиатор) норадреналин. Под влиянием норадреналина увеличиваются частота и сила сердечных сокращений (положительные хронотропный и инотропный эффекты), возрастает возбудимость миокарда, увеличивается скорость проведения возбуждения. Все это приводит к увеличению производительности сердца. Такие изменения необходимы при физической нагрузке, при стрессе, т.к. в этих случаях требуется усиление кровотока.

Центр парасимпатической регуляции сердца лежит в продолговатом мозгу; там находятся тела парасимпатических преганглионарных нейронов. Аксоны этих нейронов идут, не прерываясь, до сердца, т.к. тела постганглионарных парасимпатических нейронов лежат в самом сердце. Из окончаний этих аксонов выделяется другой медиатор – ацетилхолин. Он вызывает прямо противоположные эффекты (отрицательные хроно- и инотропный эффекты, уменьшение возбудимости, скорости проведения возбуждения по миокарду). Парасимпатическая система регулирует работу сердца в состоянии покоя. Вегетативная регуляция сердца находится под влиянием вышележащих отделов центральной нервной системы.

В продолговатом мозгу лежит также сосудодвигательный центр – он регулирует просвет сосудов. Возбуждение этого центра приводит к сужению (констрикции) сосудов.

Важную роль в регуляции сердечно-сосудистой системы играют и гуморальные факторы, связанные с жидкой средой организма. Основной гормон, который регулирует работу сердца и сосудов, – это адреналин. Он синтезируется в клетках мозгового слоя надпочечников. Эффекты адреналина те же, что и эффекты симпатического медиатора норадреналина, однако развиваются они медленнее. Гормоны щитовидной железы тироксин и трийодтиронин также увеличивают частоту сердечных сокращений. Влияют на работу сердца и различные ионы, которые поступают в него с током крови. Так, например, ионы кальция усиливают, а ионы калия подавляют работу сердца. Нервная и гуморальная регуляция сердечно-сосудистой системы тесно взаимосвязаны. Нервная регуляция обеспечивает срочные влияния на сердце, гуморальная регуляция оказывает более медленные и длительные воздействия.

Гигиена сердечно-сосудистой системы подразумевает развитие, тренировку и укрепление этой системы. Благотворное влияние оказывает на ее деятельность физическая работа на свежем воздухе. Однако чрезмерные физические нагрузки, особенно у нетренированного человека, могут вызвать серьезные нарушения работы сердца и сосудов. Наибольший вред приносят, конечно же, никотин и алкоголь. Они отравляют миокард, нарушают нормальную регуляцию сердца и сосудов. Это выражается в возникновении спазмов коронарных, т.е. питающих сам миокард, сосудов. В результате из-за недостаточного кровотока в миокарде может образоваться зона отмершей ткани, или некроза, – возникнет инфаркт миокарда. Следствием спазма сосудов может стать также развитие гипертензии – стойкого повышения артериального давления; это также влечет за собой нарушение работы сердца.

К наиболее распространенным заболеваниям сердца относятся ишемическая болезнь сердца (в том числе – острый инфаркт миокарда), воспалительные процессы в сердце (миокардит, перикардит), пороки сердца. Нарушения работы сердца часто выражаются в виде аритмий – нарушений ритма сердца. Для исследования работы сердца чаще всего применяют электрокардиографию. Этот метод позволяет оценить, как происходит возбуждение сердца, как это возбуждение распространяется по проводящей системе сердца.

2. Бактерии. Особенности их строения и жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека

Бактерии – это царство, относящееся к надцарству доядерных организмов, или прокариот – одноклеточных организмов, в клетках которых нет оформленного ядра. Функцию ядра у них выполняет ядерное вещество – молекула ДНК, свернутая в кольцо (нуклеоид). Нуклеоид расположен в цитоплазме клетки.

В бактериальной клетке отсутствуют митохондрии, пластиды и многие другие органоиды, которые есть в эукариотических клетках (имеющих оформленное ядро). Функции этих органоидов выполняют полости, отграниченные мембраной (мезосомы). В бактериальной клетке есть рибосомы. Клетка отделена от окружающей среды мембраной и плотной клеточной оболочкой. Иногда поверх оболочки есть еще коллоидная (полужидкая) капсула.

Схема строения прокариотической клетки (бактериальная клетка в продольном разрезе):
Гли – гранулы гликогена; Ж – жгутик; Кпс – капсула; КСт – клеточная стенка; Ли – липидные капельки; ПГМ – поли-р-гидроксимасляная кислота; п – пили; Пз – плазмида; ПМ – плазматическая мембрана; ПФ – гранулы полифосфата; Р – рибосомы и полисомы; Ц – цитоплазма Я – ядерное вещество (нуклеоид); S – включения серы

Бактериальные клетки могут быть разной формы: шаровидной (кокки), палочковидной (бациллы), спиралевидной (спириллы), изогнутой (вибрионы). Подвижные бактерии имеют один или несколько жгутиков. Встречаются среди бактерий и колониальные формы.

Размножаются бактерии делением клетки пополам с образованием поперечной перегородки. Сначала делится нуклеоид, затем цитоплазма. Но у бактерий бывает и «половой» процесс, например, конъюгация у кишечной палочки. При этом происходит обмен генетической информацией.

Существуют также бактерии-автотрофы, способные сами синтезировать органические вещества. К ним относятся бактерии, в цитоплазме которых есть фотосинтезирующий пигмент, например, бактериохлорофилл. В процессе фотосинтеза эти бактерии не образуют кислорода, т.к. источником протонов водорода у них служит не вода, а сероводород или молекулярный водород. Исключением здесь являются цианобактерии, которые относят также к синезеленым водорослям.

Есть также бактерии, которые синтезируют органические вещества, используя энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений. Это бактерии-хемотрофы (хемосинтетики). Процесс хемосинтеза был открыт в 1887 г. великим русским ученым С.Н. Виноградским.

По типу дыхания бактерии делят на аэробы (им для дыхания необходим кислород) и анаэробы (живут в бескислородной среде). Анаэробы – это бактерии брожения (молочнокислого, уксуснокислого, спиртового и др.). Брожение играет большую роль в круговороте веществ в природе и имеет важное практическое значение.

Бактерии часто образуют споры: содержимое бактериальной клетки принимает форму шара, вода удаляется, образуется новая оболочка. В таком виде бактерии переносят неблагоприятные условия существования. Споры служат также для распространения бактерий.

Бактерии обитают везде. В воздухе они поднимаются в верхние слои атмосферы (иногда до 30 км). В почве бактерии в основном живут в плодородном слое (гумусе). В 1 г плодородной почвы может содержаться до 3 млрд бактерий. Азотобактерии, нитрифицирующие бактерии, бактерии гниения играют важную роль в почвообразовании.

Бактерии живут и в воде, особенно в поверхностных слоях. Полезные водные бактерии участвуют в минерализации органических остатков в водоемах.

Возбудители могут передаваться и через пищевые продукты. Например, бацилла Clostridium botulinum размножается в бескислородной среде при нарушении технологии консервирования продуктов. Ее токсин (яд, который она выделяет в процессе обмена веществ) – это белок, который плохо расщепляется в пищеварительном тракте; 1 г этого токсина достаточно, чтобы убить примерно 60 млрд мышей!

К мерам борьбы с инфекционными заболеваниями относятся дезинфекция, ультрафиолетовое облучение, стерилизация (нагрев до 120 °С), пастеризация (нагрев продуктов несколько раз до 60–70 °С), уничтожение переносчиков, изоляция больных. Инфекционные бактериальные заболевания лечат антибиотиками.

Бактерии могут жить и в симбиозе с другими организмами. Это бактерии, которые поселяются в пищеварительном тракте животных и человека и помогают расщеплять и усваивать пищу. В кишечнике человека имеется микробная флора (микрофлора) – это бактерии (кишечная палочка, бифидобактерии, лактобактерии), которые подавляют развитие патогенных бактерий, синтезируют витамины (например, кишечная палочка синтезирует необходимый для свертывания крови витамин К), способствуют перевариванию пищи. При подавлении микрофлоры антибиотиками может развиться тяжелое состояние – дисбактериоз.

Главная роль бактерий в природе заключается в их участии в круговороте веществ. Только благодаря бактериям происходят превращения веществ, без которых невозможна жизнь на Земле. Благодаря бактериям и грибам растительные остатки разлагаются с образованием углекислого газа, который затем в процессе фотосинтеза включаются вновь в состав органических веществ. Благодаря бактериям включаются в круговорот веществ азот и сера. Без бактерий все имеющиеся на Земле атомы углерода и азота оказались бы в связанном состоянии в телах погибших организмов.

Человек в своей хозяйственной деятельности широко использует различные свойства бактерий. Так, способность бактерий вызывать брожение (бактерии молочнокислого, уксуснокислого брожения) используется для приготовления соответствующих продуктов, способность клубеньковых бактерий усваивать атмосферный азот – для удобрения почвы, обогащения ее азотными удобрениями, способность бактерий синтезировать в процессе обмена веществ витамины, аминокислоты и другие соединения – в бактериальном синтезе этих соединений в промышленном масштабе.

Бактерии – важный объект научных исследований для генетиков, биохимиков, биофизиков. Они широко используются в современной биотехнологии.

Отрицательное значений имеют, прежде всего, болезнетворные бактерии. Приносят вред также бактерии, вызывающие порчу продуктов (бактерии гниения и брожения).

1 – микрококки, 2 – диплококки, 3 – стрептококки, 4 – стафилококки,
5 – сарцины, 6 – палочковидные бактерии, 7 – спириллы, 8 – вибрионы

Бактерии существовали на протяжении всей геологической истории Земли. Первыми организмами на Земле были, по-видимому, гетеротрофные бактерии. В архейской эре цианобактерии (синезеленые водоросли) начали выделять в атмосферу Земли кислород. Это создало условия для существования на Земле организмов, дышащих кислородом (аэробных организмов).

Билет № 9

1. Пищеварение, роль пищеварительных желез. Значение всасывания питательных веществ

Пищеварение включает механическую переработку пищи, ее расщепление с помощью пищеварительных ферментов, всасывание питательных веществ и выведение из организма непереваренных остатков. Все эти процессы идут в пищеварительном тракте.

В пищеварительном тракте различают ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, прямую кишку. В начальный отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстную кишку – впадают протоки двух крупных пищеварительных желез: печени и поджелудочной железы. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез (околоушной, подъязычной и подчелюстной) и множество мелких желез. В стенках желудка и кишечника также имеется множество мелких пищеварительных желез. Пищеварительные железы выделяют секреты – пищеварительные соки. В них содержатся ферменты – биологические катализаторы белковой природы. Под влиянием пищеварительных ферментов и некоторых других соединений происходит расщепление пищи – сложные органические соединения расщепляются до простых.

В ротовой полости происходит механическая переработка пищи: пища пережевывается зубами. У человека 32 зуба. Та часть зуба, которая выступает над поверхностью челюсти, называется коронкой. Она состоит из дентина и покрыта эмалью. Эмаль – это плотное вещество, она защищает зуб от повреждения.

На языке находится множество вкусовых рецепторов: у корня языка расположены рецепторы, воспринимающие горький вкус, на кончике языка – рецепторы сладкого вкуса, по бокам языка – рецепторы кислого и соленого вкусов.

В ротовой полости выделяется слюна. На 98–99% она состоит из воды и пищеварительных ферментов – амилазы (расщепляет углеводы до мальтозы) и мальтазы (расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы). Ферменты слюны активны только в щелочной среде. В состав слюны входят также муцин (слизистое вещество) и лизоцим (бактерицидное вещество). В сутки выделяется от 600 до 1500 мл слюны.

В желудке продолжается расщепление пищи. В стенке желудка есть клетки, которые выделяют пищеварительный фермент в неактивной форме – пепсиноген. Эти клетки называют главными. Пепсиноген переходит в активную форму – пепсин – под влиянием соляной кислоты, которая выделяется обкладочными клетками. Третий вид клеток стенки желудка – добавочные – выделяют мукоидный секрет, который защищает стенки желудка от действия на них пепсина.

Пепсин – это фермент, который расщепляет белки до пептидов. Кроме того, в желудочном соке есть фермент (липаза), который расщепляет жир молока; особенно важно наличие этого фермента у грудных детей. Ферменты желудочного сока не влияют на углеводы. Но какое-то время расщепление углеводов продолжается под действием ферментов слюны, оставшейся внутри пищевого комка. Ферменты желудочного сока активны в кислой среде. Объем желудка у взрослого человека равен примерно 3 л.

Пища в желудке находится в течение 3–4 ч, затем она порциями переходит в тонкий кишечник. В двенадцатиперстной кишке на пищу действует поджелудочный сок. Это бесцветная жидкость со щелочной реакцией. Он содержит ферменты, которые действуют на разные виды пищи. Липазы действуют на эмульгированные жиры, расщепляя их до жирных кислот и глицерина, амилаза и мальтаза – на углеводы, расщепляя их до глюкозы, трипсин – на пептиды, расщепляя их до аминокислот.

Эмульгирование жиров (дробление их на мельчайшие капли, увеличивающее поверхность взаимодействия жиров с ферментами) достигается за счет желчи, которая синтезируется в печени. Желчь скапливается в желчном пузыре, а затем по желчному протоку поступает в двенадцатиперстную кишку. Желчь также активирует липазы и усиливает моторику кишечника.

В слизистой тонкого кишечника есть множество желез, которые выделяют кишечный сок. Ферменты этого сока действуют на разные виды пищи.

Вслед за перевариванием пищи начинается ее всасывание. Всасывание происходит в основном в тонком кишечнике, на слизистой оболочке которого имеются ворсинки. Внутри ворсинок проходят кровеносные и лимфатические сосуды. На 1 см 2 поверхности слизистой находится до 2,5 тыс. ворсинок, это увеличивает поверхность всасывания до 400–500 м 2 .

Аминокислоты, глюкоза, витамины, минеральные соли в виде водных растворов всасываются в кровь, а жирные кислоты и глицерин, образовавшиеся при расщеплении жиров, переходят в эпителиальные клетки ворсинок. Здесь из них образуются свойственные человеческому организму молекулы жира, которые поступают сначала в лимфу, а потом уже в кровь. В толстом кишечнике главным образом всасывается вода. Здесь в симбиозе с человеком живет огромное количество бактерий. В кишечнике человека имеется микробная флора (микрофлора) – это бактерии (кишечная палочка, бифидобактерии, лактобактерии), которые подавляют развитие патогенных бактерий, синтезируют витамины (например, кишечная палочка синтезирует необходимый для свертывания крови витамин К), способствуют перевариванию пищи. При их участии расщепляется целлюлоза, которая проходит весь пищеварительный тракт без изменений. При подавлении микрофлоры антибиотиками может развиться тяжелое состояние – дисбактериоз.

Значение всасывания заключается в том, что благодаря этому процессу в организм поступают все необходимые органические вещества, минеральные соли, вода и витамины.

2. Основные систематические категории растений и животных. Признаки вида

Все многообразие живых организмов изучает систематика. Животные и растения относятся к надцарству Ядерные организмы (Эукариоты). В этом надцарстве выделяют царство Растения, царство Животные и царство Грибы. В царстве Растения выделяют подцарства (например, подцарство Высшие растения). В подцарствах различают отделы (например, отдел Покрытосеменные растения в подцарстве Высшие растения). Отделы делят на классы (например, в отделе Покрытосеменные растения есть два класса: Двудольные и Однодольные). Классы делят на порядки (например, порядок Розоцветные в классе Двудольные), порядки – на семейства (например, семейство Крестоцветные в порядке Каперсовые). Семейства делят на роды, а роды – на виды.

Царство Животные делится на подцарство Простейшие и подцарство Многоклеточные. В пределах этих подцарств различают типы (например, тип Хордовые), которые могут делиться на подтипы (в типе Хордовые различают три подтипа: Оболочники, Головохордовые и Позвоночные). Типы и подтипы делятся на классы (например, в подтипе Позвоночные различают классы Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие). Классы, в свою очередь, делятся на отряды (в ботанике им соответствуют порядки), отряды – на семейства, семейства – на роды, роды – на виды.

Существуют и дополнительные систематические единицы (надклассы, подклассы, надотряды, подотряды и т.д.). Вид – это совокупность популяций, все особи в которых имеют сходные морфологические, физиологические и биохимические характеристики. Все особи данного вида способны свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Чарлз Дарвин определял вид как совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство. Позднее были добавлены следующие критерии вида: генетический (одинаковый набор хромосом у всех особей вида); физиологический (сходство физиологических процессов); биохимический (сходство биохимических процессов, т.е. сходство обмена веществ в организме); географический (ареал, который занимает данный вид); экологический (условия, в которых существует вид), морфологический (сходство строения).

Особи одного вида должны отвечать всем этим критериям, т.к. по какому-то одному или нескольким признакам нельзя определить, один и тот же это вид или нет. Так, например, существуют морфологически неотличимые виды-двойники (например, два вида полевки: полевка обыкновенная и полевка восточно-европейская); в природе есть виды, которые скрещиваются и дают плодовитое потомство (например, некоторые виды канареек), и т.д.

Элементарная структура вида – это популяция: совокупность свободно скрещивающихся особей вида, живущих длительно на определенной территории обособленно от другой популяции того же вида. Можно сказать, что популяция – это открытая генетическая система, а вид – закрытая генетическая система.

Билет № 10

1. Дыхание растений, животных и человека, его значение. Строение органов дыхания человека и их функции

Дыхание – это одна из важнейших жизненных функций большинства организмов, включающая в себя поступление в организм кислорода, использование кислорода для получения энергии и выведение из организма конечных продуктов дыхания, в основном углекислого газа.

Дыхание растений .

Дышат все органы и ткани растений. Семя поглощает кислород даже при хранении, но особенно интенсивно дышит развивающийся зародыш. Корень поглощает кислород из почвы, листья получают кислород через устьица, а молодые стебли – через чечевички.

Дыхание животных.

Простейшие, кишечнополостные, губки, многие черви дышат всей поверхностью тела. Некоторые многощетинковые черви, большинство моллюсков, ракообразные и рыбы поглощают кислород из воды через жабры. Тело наземных членистоногих (паукообразных и насекомых) пронизано сетью трахей – трубочек, доставляющих воздух от специальных дыхалец к тканям.

У земноводных появляются относительно небольшие легкие, и дыхание частично происходит через кожу. У рептилий дыхание происходит только через легкие. У птиц также легочное дыхание, причем в полете они используют специальные воздушные мешки. Поэтому в полете у них наблюдается так называемое двойное дыхание.

Все млекопитающие дышат при помощи легких. Строение органов дыхания млекопитающих можно рассмотреть на примере дыхательной системы человека.

Воздух вдыхается через нос. Носовая полость состоит из извилистых носовых ходов, имеющих большую площадь и выстланных ресничным эпителием для выноса инородных частичек, попавших в нос с воздухом. Из носовой полости через носоглотку воздух попадает в гортань. Основа гортани – щитовидный хрящ, прикрывающий ее спереди. Так как рядом с гортанью начинается и пищевод, ведущий в желудок, то при глотании гортань рефлекторно прикрывается специальным надгортанным хрящом, чтобы в нее не попадала пища. Гортань также выстлана ресничным эпителием. Между хрящами гортани расположены особые складки – голосовые связки, просвет между которыми может изменяться в широких пределах. При выдыхании воздуха связки могут колебаться с различной частотой, генерируя звук. Тембр голоса зависит не только от толщины, длины и формы голосовых связок, но и от формы и объема глотки, носоглотки, ротовой полости, расположения языка и т.д.

Из гортани воздух проходит в трахею – трубку, передняя стенка которой образована хрящевыми полукольцами, а задняя примыкает к пищеводу. Трахея разветвляется на два бронха, а те в свою очередь, многократно делясь, образуют многочисленные ветви – бронхиолы. Бронхиолы также многократно делятся, образуя грозди мельчайших легочных пузырьков – альвеол, заполненных воздухом, которые и образуют легкие. Общая поверхность всех альвеол достигает 100 м 2 , и все они оплетены капиллярами малого круга кровообращения. Стенки альвеол образованы одним слоем клеток. Каждое легкое покрыто соединительнотканной оболочкой – легочной плеврой, а стенки грудной клетки, в которой расположены легкие, покрыты изнутри пристенной плеврой.

Между двумя плеврами находится небольшое, герметически замкнутое пространство, в котором нет воздуха, – плевральная полость. Давление в плевральной полости – «отрицательное», то есть несколько ниже атмосферного.

У человека, находящегося в спокойном состоянии приблизительно один раз в четыре секунды в нейронах дыхательного центра продолговатого мозга возникают залпы импульсов, идущие по нервным волокнам к межреберным мышцам и диафрагме, которая ограничивает грудную полость снизу. В результате этого мышцы сокращаются и ребра приподнимаются, а диафрагма, уплощаясь, опускается. Все это приводит к тому, что объем грудной полости увеличивается. Легкие, находясь в герметически замкнутом пространстве, следуют за движениями грудной клетки и тоже расширяются, всасывая воздух, – происходит вдох. При вдохе кровь насыщается кислородом, который практически мгновенно доходит до клеток дыхательного центра – те перестают генерировать дыхательные импульсы, и вдох прекращается: ребра опускаются, диафрагма приподнимается, объем грудной полости уменьшается, происходит выдох.

Мужчины вдыхают воздух преимущественно за счет движений диафрагмы, а женщины – за счет движений ребер. Объем воздуха, поступающего в легкие человека при спокойном вдохе, составляет около 500 см 3 . После очень глубокого вдоха человек способен выдохнуть 3500–4000 см 3 . Этот объем получил название жизненной емкости легких. Однако и после самого глубокого выдоха в легких человека обязательно остается около 1000 см 3 воздуха для того, чтобы альвеолы не слипались.

Во вдыхаемом воздухе содержится примерно 21% О 2 , 79% N 2 , 0,03% СО 2 . В легких около 5% О 2 проходит через тончайшие стенки альвеол и капилляров малого круга и связывается с гемоглобином в эритроцитах. Около 4% СО 2 , наоборот, выходит из кровяного русла в альвеолы и выдыхается. Таким образом, в состав выдыхаемого воздуха входят примерно 16% О 2 , 79% N 2 , 4% СО 2 , водяные пары.

Активность дыхательного центра регулируется как различными химическими веществами, приносимыми в дыхательный центр кровью, так и нервными импульсами, приходящими из различных отделов центральной нервной системы. Специфическим возбудителем нейронов, вызывающим вдох, является углекислый газ; при снижении уровня СО 2 в крови дыхание становится более редким.

Если человек случайно вдохнет пары веществ, раздражающих рецепторы слизистой оболочки носа, глотки, гортани (аммиак, хлор и т.п.), происходит рефлекторный спазм голосовой щели, бронхов и задержка дыхания. При раздражении дыхательных путей мелкими инородными частицами – пылью, соринками, избытком слизи – возникает чихание или кашель. Таким образом, кашель и чихание в норме являются защитными рефлексами, представляющими собой резкие выдохи. При этом из дыхательных путей выносятся раздражающие частицы.

При физической или нервной нагрузке резко увеличивается частота дыхания, что обусловлено увеличением затрат кислорода в связи с увеличенными затратами энергии.

2. Грибы. Особенности их строения и жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека

Грибы – это царство организмов, имеющих ряд признаков и растений, и животных. К настоящему времени известно около 100 тыс. видов грибов.

Грибы нуждаются в готовых органических соединениях (как животные), т.е. по способу питания они являются гетеротрофами. У грибов встречаются следующие три типа гетеротрофного питания.

Грибы (как и растения) растут в течение всей жизни.

Тело гриба образовано тонкими белыми нитями, состоящими из одного ряда клеток. Эти нити называются гифами. Все вместе гифы образуют тело гриба, которое называют грибницей, или мицелием. У некоторых грибов нет перегородок между клетками, и тогда вся грибница представляет собой одну гигантскую клетку.

Клетки грибов имеют клеточную стенку, построенную из хитина. Запасным питательным веществом у них чаще всего является полисахарид гликоген (как у животных). Хлорофилла грибы не содержат.

Грибы – очень древняя группа живых существ, известная с силурийского периода палеозойской эры. Возможными предками грибов считаются древнейшие водоросли, утратившие хлорофилл.

1, 3 – разные стадии развития плодового тела, 2 – плодовое тело в разрезе
(а – вольва, б – шляпка, в – остатки общего покрывала, г – ножка, д – кольцо, е – пластинки)

Размножение у грибов может быть бесполым и половым. Бесполое размножение может быть либо вегетативным (например, частями грибницы или отпочковыванием клеток, как у дрожжей) либо при помощи специализированных клеток – спор (у шляпочных грибов, мукора, спорыньи).

Половое размножение происходит при слиянии половых клеток – гамет. В результате образуется зигота, из которой развивается грибница.

Примеры грибов .

Шляпочные грибы – симбионты высших растений. Плодовые тела образованы плотным переплетением гифов. Нижняя часть шляпки может быть образована пластинками (сыроежка, лисичка) или трубочками (боровик, моховик), в которых созревают споры. Около 200 видов шляпочных грибов используется в пищу. Они содержат белки, витамины, минеральные соли. Некоторые шляпочные грибы ядовиты для человека: бледная поганка, мухомор, сатанинский гриб. Шляпочные грибы являются пищевой базой для многих животных.

Дрожжи, развиваясь на средах, содержащих сахара, превращают их в этиловый спирт и углекислый газ. Дрожжи используют в пищевой промышленности: хлебопечении, виноделии, пивоварении.

Пеницилл, или зеленую плесень, а также некоторые другие плесневые грибы используют для получения разнообразных антибиотиков – веществ, подавляющих размножение и рост бактерий.

Роль грибов в природе и жизни человека очень велика. Грибы являются основными разрушителями (редуцентами) остатков отмерших растений, играя важнейшую роль в круговороте веществ в экологических системах.

Продолжение следует

Сосуды в организме человека образуют две замкнутые системы кровообращения. Выделяют большой и малый круги кровообращения. Сосуды большого круга снабжают кровью органы, сосуды малого круга обеспечивают газообмен в легких.

Большой круг кровообращения : артериальная (насыщенная кислородом) кровь течет от левого желудочка сердца через аорту, далее по артериям, артериальным капиллярам ко всем органам; от органов венозная кровь (насыщенная углекислым газом) течет по венозным капиллярам в вены, оттуда через верхнюю полую вену (от головы, шеи и рук) и нижнюю полую вену (от туловища и ног) в правое предсердие.

Малый круг кровообращения : венозная кровь течет от правого желудочка сердца через легочную артерию в густую сеть капилляров, оплетающих легочные пузырьки, где кровь насыщается кислородом, далее артериальная кровь течет по легочным венам в левое предсердие. В малом круге кровообращения артериальная кровь течет по венам, венозная - по артериям. Начинается в правом желудочке и оканчивается в левом предсердии. Из правого желудочка выходит легочный ствол, несущий венозную кровь в легкие. Здесь легочные артерии распа­даются на сосуды более мелкого диаметра, переходящие в капилляры. Кровь, насыщенная кислородом, оттекает по четырем легочным венам в левое предсердие.

Кровь движется по сосудам благодаря ритмичной работе сердца. Во время сокращения желудочков кровь под давлением нагнетается в аорту и легочный ствол. Здесь развивается самое высокое давление- 150 мм рт. ст. По мере продвижения крови по артериям давле­ние снижается до 120 мм рт. ст., а в капиллярах - до 22 мм. Самое низкое давление в венах; в крупных венах оно ниже атмосферного.

Кровь из желудочков выбрасывается порциями, а непрерывность ее течения обеспечивается эластич­ностью стенок артерий. В момент сокращения желудоч­ков сердца стенки артерий растягиваются, а затем в силу эластической упругости возвращаются в исходное состояние еще до очередного поступления крови из же­лудочков. Благодаря этому кровь продвигается вперед. Ритмические колебания диаметра артериальных сосу­дов, вызываемые работой сердца, называются пульсом. Он легко прощупывается в местах, где артерии лежат на кости (лучевая, тыльная артерия стопы). Считая пульс, можно определить частоту сердечных сокращений и их силу. У взрослого здорового человека в состоянии покоя частота пульса равна 60-70 ударам в минуту. При раз­личных заболеваниях сердца возможна аритмия - пе­ребои пульса.

С наибольшей скоростью кровь течет в аорте - око­ло 0,5 м/с. В дальнейшем скорость движения падает и в артериях достигает 0,25 м/с, а в капиллярах - прибли­зительно 0,5 мм/с. Медленное течение крови в капилля­рах и большая протяженность последних благоприятст­вуют обмену веществ (общая длина капилляров в орга­низме человека достигает 100 тыс. км, а общая поверх­ность всех капилляров тела - 6300 м 2). Большая раз­ница в скорости течения крови в аорте, капиллярах и венах обусловлена неодинаковой шириной общего сече­ния кровяного русла в его различных участках. Самый узкий такой участок - аорта, а суммарный просвет капилляров в 600-800 раз превышает просвет аорты. Этим объясняется замедление тока крови в капил­лярах.

Движение крови по сосудам регулируется нервно-гуморальными факторами. Импульсы, посылаемые по нервным окончаниям, могут вызывать или сужение, или расширение просвета сосудов. К гладкой мускулатуре стенок сосудов подходят два вида сосудодвигательных нервов: сосудорасширяющие и сосудосуживающие.

Импульсы, идущие по этим нервным волокнам, возника­ют в сосудодвигательном центре продолговатого мозга. При обычном состоянии организма стенки артерий несколько напряжены и их просвет сужен. Из сосудо-двигательного центра по сосудодвигательным нервам непрерывно поступают импульсы, которые и обусловли­вают постоянный тонус. Нервные окончания в стенках сосудов реагируют на изменения давления и химическо­го состава крови, вызывая в них возбуждение. Это возбуждение поступает в центральную нервную систе­му, результатом чего служит рефлекторное изменение деятельности сердечно-сосудистой системы. Таким об­разом, увеличение и уменьшение диаметров сосудов происходит рефлекторным путем, но тот же эффект мо­жет возникнуть и под влиянием гуморальных факто­ров - химических веществ, которые, находятся в крови и поступают сюда с пищей и из различных внутренних органов. Среди них имеют значение сосудорасширя­ющие и сосудосуживающие. Например, гормон гипо­физа - вазопрессин, гормон щитовидной железы - тироксин, гормон надпочечников - адреналин сужива­ют сосуды, усиливают все функции сердца, а гистамин, образующийся в стенках пищеварительного тракта и в любом работающем органе, действует противоположно: расширяет капилляры, не действуя на остальные сосуды. Значительный эффект на работу сердца оказывает изменение содержания в крови калия и каль­ция. Повышение содержания кальция увеличивает частоту и силу сокращений, повышает возбудимость и к проводимость сердца. Калий вызывает прямо противоположное действие.

Расширение и сужение сосудов в различных органах существенно влияет на перераспределение крови в организме. В работающий орган, где сосуды расширены, направляется крови больше, в неработающий орган - \ меньше. Депонирующими органами служат селезенка, печень, подкожная жировая клетчатка.

Кровообращение — это движение крови по сосудистой системе, обеспечивающее газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями и гуморальную регуляцию различных функций организма.

Система кровообращения включает сердце и — аорту, артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и . Кровь движется по сосудам благодаря сокращению сердечной мышцы.

Кровообращение совершается по замкнутой системе, состоящей из малого и большого кругов:

• Большой круг кровообращения обеспечивает все органы и ткани кровью с содержащимися в ней питательными веществами.
• Малый, или легочный, круг кровообращения предназначен для обогащения крови кислородом.

Круги кровообращения впервые были описаны английским ученым Уильямом Гарвеем в 1628 г. в труде «Анатомические исследования о движении сердца и сосудов».

Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка, при сокращении которого венозная кровь попадает в легочный ствол и, протекая через легкие, отдает диоксид углерода и насыщается кислородом. Обогащенная кислородом кровь из легких по легочным венам поступает в левое предсердие, где заканчивается малый круг.

Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка, при сокращении которого кровь, обогащенная кислородом, нагнетается в аорту, артерии, артериолы и капилляры всех органов и тканей, а оттуда по венулам и венам притекает в правое предсердие, где и заканчивается большой круг.

Самым крупным сосудом большого круга кровообращения является аорта, которая выходит из левого желудочка сердца. Аорта образует дугу, от которой ответвляются артерии, несущие кровь к голове (сонные артерии) и к верхним конечностям (позвоночные артерии). Аорта проходит вниз вдоль позвоночника, где от нее отходят ветви, несущие кровь к органам брюшной полости, к мышцам туловища и нижним конечностям.

Артериальная кровь, богатая кислородом, проходит по всему телу, доставляя клеткам органов и тканей необходимые для их деятельности питательные вещества и кислород, и в капиллярной системе превращается в кровь венозную. Венозная кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами клеточного обмена, возвращается в сердце и из него поступает в легкие для газообмена. Наиболее крупными венами большого круга кровообращения являются верхняя и нижняя полые вены, впадающие в правое предсердие.

Рис. Схема малого и большого кругов кровообращения

Следует обратить внимание, как в большой круг кровообращения включены системы кровообращения печени и почек. Вся кровь из капилляров и вен желудка, кишечника, поджелудочной железы и селезенки поступает в воротную вену и проходит через печень. В печени воротная вена разветвляется на мелкие вены и капилляры, которые затем вновь соединяются в общий ствол печеночной вены, впадающей в нижнюю полую вену. Вся кровь органов брюшной полости до поступления в большой круг кровообращения протекает через две капиллярные сети: капилляры этих органов и капилляры печени. Воротная система печени играет большую роль. Она обеспечивает обезвреживание ядовитых веществ, которые образуются в толстом кишечнике при расщеплении невсосавшихся в тонком кишечнике аминокислот и всасываются слизистой толстой кишки в кровь. Печень, подобно всем остальным органам, получает и артериальную кровь через печеночную артерию, отходящую от брюшной артерии.

В почках также имеются две капиллярные сети: капиллярная сеть есть в каждом мальпигиевом клубочке, затем эти капилляры соединяются в артериальный сосуд, который вновь распадается на капилляры, оплетающие извитые канальцы.

Рис. Схема кровообращения

Особенностью кровообращения в печени и почках является замедление тока крови, обусловливающейся функцией этих органов.

Таблица 1. Отличие тока крови в большом и малом кругах кровообращения

Время кругооборота крови - время однократного прохождения частицы крови по большому и малому кругам сосудистой системы. Подробнее следующем разделе статьи.

Закономерности движения крови по сосудам

Основные принципы гемодинамики

Гемодинамика — это раздел физиологии, изучающий закономерности и механизмы движения крови по сосудам организма человека. При ее изучении используется терминология и учитываются законы гидродинамики — науки о движении жидкостей.

Скорость, с которой движется кровь но сосудам, зависит от двух факторов:

• от разности давления крови в начале и конце сосуда;
• от сопротивления, которое встречает жидкость на своем пути.

Разность давлений способствует движению жидкости: чем она больше, тем интенсивнее это движение. Сопротивление в сосудистой системе, уменьшающее скорость движения крови, зависит от ряда факторов:

• длины сосуда и его радиуса (чем больше длина и меньше радиус, тем больше сопротивление);
• вязкости крови (она в 5 раз больше вязкости воды);
• трения частиц крови о стенки сосудов и между собой.

Показатели гемодинамики

Скорость кровотока в сосудах осуществляется по законам гемодинамики, общим с законами гидродинамики. Скорость кровотока характеризуется тремя показателями: объемной скоростью кровотока, линейной скоростью кровотока и временем кругооборота крови.

Объемная скорость кровотока - количество крови, протекающее через поперечное сечение всех сосудов данного калибра за единицу времени.

Линейная скорость кровотока - скорость движения отдельной частицы крови вдоль сосуда за единицу времени. В центре сосуда линейная скорость максимальна, а около стенки сосуда минимальна вследствие повышенного трения.

Время кругооборота крови - время, в течение которого кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения.В норме составляет 17-25 с. На прохождение через малый круг затрачивается около 1/5, а на прохождение через большой — 4/5 этого времени

Движущей силой кровотока но системе сосудов каждого из кругов кровообращения является разность давления крови (ΔР ) в начальном участке артериального русла (аорта для большого круга) и конечном участке венозного русла (полые вены и правое предсердие). Разность давления крови (ΔР ) в начале сосуда (Р1 ) и в конце его (Р2 ) является движущей силой тока крови через любой сосуд кровеносной системы. Сила градиента давления крови расходуется на преодоление сопротивления кровотоку (R ) в системе сосудов и в каждом отдельном сосуде. Чем выше градиент давления крови в кругу кровообращения или в отдельном сосуде, тем больше в них объемный кровоток.

Важнейшим показателем движения крови по сосудам является объемная скорость кровотока , или объемный кровоток (Q ), под которым понимают объем крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистого русла или сечение отдельного сосуда в единицу времени. Объемную скорость кровотока выражают в литрах на минуту (л/мин) или миллилитрах на минуту (мл/мин). Для оценки объемного кровотока через аорту или суммарное поперечное сечение любого другого уровня сосудов большого круга кровообращения используют понятие объемный системный кровоток. Поскольку за единицу времени (минуту) через аорту и другие сосуды большого круга кровообращения протекает весь объем крови, выброшенной левым желудочком за это время, синонимом понятия системный объемный кровоток является понятие (МОК). МОК взрослого человека в покое составляет 4-5 л/мин.

Различают также объемный кровоток в органе. В этом случае имеют в виду суммарный кровоток, протекающий за единицу времени через все приносящие артериальные или выносящие венозные сосуды органа.

Таким образом, объемный кровоток Q = (P1 — Р2) / R.

В этой формуле выражена суть основного закона гемодинамики, утверждающего, что количество крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистой системы или отдельного сосуда в единицу времени, прямо пропорционально разности давления крови в начале и в конце сосудистой системы (или сосуда) и обратно пропорционально сопротивлению току крови.

Суммарный (системный) минутный кровоток в большом круге рассчитывается с учетом величин среднего гидродинамического давления крови в начале аорты P1 , и в устье полых вен Р2. Поскольку в этом участке вен давление крови близко к 0 , то в выражение для расчетаQ или МОК подставляется значение Р , равное среднему гидродинамическому артериальному давлению крови в начале аорты:Q (МОК)= P / R .

Одно из следствий основного закона гемодинамики — движущая сила тока крови в сосудистой системе — обусловлено давлением крови, создаваемым работой сердца. Подтверждением решающего значения величины давления крови для кровотока является пульсирующий характер тока крови на протяжении сердечного цикла. Во время систолы сердца, когда давление крови достигает максимального уровня, кровоток увеличивается, а во время диастолы, когда давление крови минимально, кровоток ослабляется.

По мере продвижения крови по сосудам от аорты к венам давление крови уменьшается и скорость его уменьшения пропорциональна сопротивлению кровотоку в сосудах. Особенно быстро снижается давление в артериолах и капиллярах, так как они обладают большим сопротивлением кровотоку, имея малый радиус, большую суммарную длину и многочисленные ветвления, создающие дополнительное препятствие кровотоку.

Сопротивление кровотоку, создаваемое во всем сосудистом русле большого круга кровообращения, называют общим периферическим сопротивлением (ОПС). Следовательно, в формуле для расчета объемного кровотока символR можно заменить его аналогом — ОПС:

Q = P/ОПС.

Из этого выражения выводится ряд важных следствий, необходимых для понимания процессов кровообращения в организме, оценки результатов измерения кровяного давления и его отклонений. Факторы, влияющие на сопротивление сосуда, для тока жидкости, описываются законом Пуазейля, в соответствии с которым

гдеR — сопротивление;L — длина сосуда; η — вязкость крови; Π — число 3,14; r — радиус сосуда.

Из приведенного выражения вытекает, что поскольку числа 8 и Π являются постоянными,L у взрослого человека изменяется мало, то величина периферического сопротивления кровотоку определяется изменяющимися значениями радиуса сосудов r и вязкости крови η ).

Уже упоминалось о том, что радиус сосудов мышечного типа может быстро изменяться и оказывать существенное влияние на величину сопротивления кровотоку (отсюда их название — резистивные сосуды) и величину кровотока через органы и ткани. Поскольку сопротивление зависит от величины радиуса в 4-й степени, то даже небольшие колебания радиуса сосудов сильно сказываются на величинах сопротивления току крови и кровотока. Так, например, если радиус сосуда уменьшится с 2 до 1 мм, то сопротивление его увеличится в 16 раз и при неизменном градиенте давления кровоток в этом сосуде также уменьшится в 16 раз. Обратные изменения сопротивления будут наблюдаться при увеличении радиуса сосуда в 2 раза. При неизменном среднем гемодинамическом давлении кровоток в одном органе может увеличиваться, в другом — уменьшаться в зависимости от сокращения или расслабления гладкой мускулатуры приносящих артериальных сосудов и вен этого органа.

Вязкость крови зависит от содержания в крови числа эритроцитов (гематокрита), белка, липопротеинов в плазме крови, а также от агрегатного состояния крови. В нормальных условиях вязкость крови не изменяется столь быстро, как просвет сосудов. После кровопотери, при эритропении, гипопротеинемии вязкость крови понижается. При значительном эритроцитозе, лейкозах, повышенной агрегации эритроцитов и гиперкоагуляции вязкость крови способна существенно возрастать, что влечет за собой повышение сопротивления кровотоку, увеличение нагрузки на миокард и может сопровождаться нарушением кровотока в сосудах микроциркуляторного русла.

В устоявшемся режиме кровообращения объем крови, изгнанный левым желудочком и протекающий через поперечное сечение аорты, равен объему крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудов любого другого участка большого круга кровообращения. Этот объем крови возвращается в правое предсердие и поступает в правый желудочек. Из него кровь изгоняется в малый круг кровообращения и затем через легочные вены возвращается в левое сердце. Поскольку МОК левого и правого желудочков одинаковы, а большой и малый круги кровообращения соединены последовательно, то объемная скорость кровотока в сосудистой системе остается одинаковой.

Однако во время изменения условий кровотока, например при переходе из горизонтального в вертикальное положение, когда сила тяжести вызывает временное накопление крови в венах нижней части туловища и ног, на короткое время МОК левого и правого желудочков могут стать различными. Вскоре внутрисердечные и экстракардиальные механизмы регуляции работы сердца выравнивают объемы кровотока через малый и большой круги кровообращения.

При резком уменьшении венозного возврата крови к сердцу, вызывающем уменьшение ударного объема, может понизиться артериальное давление крови. При выраженном его снижении может уменьшиться приток крови к головному мозгу. Этим объясняется ощущение головокружения, которое может наступить при резком переходе человека из горизонтального в вертикальное положение.

Объем и линейная скорость токи крови в сосудах

Общий объем крови в сосудистой системе является важным гомеостатическим показателем. Средняя величина его составляет для женщин 6-7%, для мужчин 7-8% от массы тела и находится в пределах 4-6 л; 80-85% крови из этого объема — в сосудах большого круга кровообращения, около 10% — в сосудах малого круга кровообращения и около 7% — в полостях сердца.

Больше всего крови содержится в венах (около 75%) — это указывает на их роль в депонировании крови как в большом, так и в малом кругу кровообращения.

Движение крови в сосудах характеризуется не только объемной, но и линейной скоростью кровотока. Под ней понимают расстояние, на которое перемещается частичка крови за единицу времени.

Между объемной и линейной скоростью кровотока существует взаимосвязь, описываемая следующим выражением:

V = Q/Пr 2

где V - линейная скорость кровотока, мм/с, см/с;Q - объемная скорость кровотока; П — число, равное 3,14; r — радиус сосуда. Величина Пr 2 отражает площадь поперечного сечения сосуда.

Рис. 1. Изменения давления крови, линейной скорости кровотока и площади поперечного сечения в различных участках сосудистой системы

Рис. 2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла

Из выражения зависимости величины линейной скорости от объемной в сосудах кровеносной системы видно, что линейная скорость кровотока (рис. 1.) пропорциональна объемному кровотоку через сосуд(ы) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения этого сосуда(ов). Например, в аорте, имеющей наименьшую площадь поперечного сечения в большом круге кровообращения (3-4 см 2), линейная скорость движения крови наибольшая и составляет в покое около 20- 30 см/с . При физической нагрузке она может возрасти в 4-5 раз.

По направлению к капиллярам суммарный поперечный просвет сосудов увеличивается и, следовательно, линейная скорость кровотока в артериях и артериолах уменьшается. В капиллярных сосудах, суммарная площадь поперечного сечения которых больше, чем в любом другом отделе сосудов большого круга (в 500-600 раз больше поперечного сечения аорты), линейная скорость кровотока становится минимальной (менее 1 мм/с). Медленный ток крови в капиллярах создает наилучшие условия для протекания обменных процессов между кровью и тканями. В венах линейная скорость кровотока увеличивается в связи с уменьшением площади их суммарного поперечного сечения по мере приближения к сердцу. В устье полых вен она составляет 10-20 см/с, а при нагрузках возрастает до 50 см/с.

Линейная скорость движения плазмы и зависит не только от типа сосуда, но и от их расположения в потоке крови. Различают ламинарный тип течения крови, при котором ноток крови можно условно разделить на слои. При этом линейная скорость движения слоев крови (преимущественно плазмы), близких или прилежащих к стенке сосуда, — наименьшая, а слоев в центре потока — наибольшая. Между эндотелием сосудов и пристеночными слоями крови возникают силы трения, создающие на эндотелии сосудов сдвиговые напряжения. Эти напряжения играют роль в выработке эндотелием сосудоактивных факторов, регулирующих просвет сосудов и скорость кровотока.

Эритроциты в сосудах (за исключением капилляров) располагаются преимущественно в центральной части потока крови и движутся в нем с относительно высокой скоростью. Лейкоциты, наоборот, располагаются преимущественно в пристеночных слоях потока крови и совершают катящиеся движения с небольшой скоростью. Это позволяет им связываться с рецепторами адгезии в местах механического или воспалительного повреждения эндотелия, прилипать к стенке сосуда и мигрировать в ткани для выполнения защитных функций.

При существенном увеличении линейной скорости движения крови в суженной части сосудов, в местах отхождения от сосуда его ветвей ламинарный характер движения крови может сменяться на турбулентный. При этом в потоке крови может нарушиться послойность перемещения ее частиц, между стенкой сосуда и кровью могут возникать большие силы трения и сдвиговых напряжений, чем при ламинарном движении. Развиваются вихревые потоки крови, возрастает вероятность повреждения эндотелия и отложения холестерина и других веществ в интиму стенки сосуда. Это способно привести к механическому нарушению структуры сосудистой стенки и инициированию развития пристеночных тромбов.

Время полного кругооборота крови, т.е. возврата частицы крови в левый желудочек после ее выброса и прохождения через большой и малый круги кровообращения, составляет в покос 20-25 с, или примерно через 27 систол желудочков сердца. Приблизительно четверть этого времени затрачивается на перемещение крови по сосудам малого круга и три четверти — по сосудам большого круга кровообращения.

Из сердца выходят и в сердце впадают кровеносные сосуды. Те из них, в которых кровь течет по направлению к сердцу, называются венами. В артериях кровь передвигается по направлению от сердца к очень мелким кровеносным сосудам - капиллярам.

Самая большая артерия, выходящая непосредственно из левого желудочка и отделяющаяся от него описанными выше клапанами, называется аортой. Она поднимается над сердцем, изгибается и направляется вниз, проходит через грудобрюшную преграду (диафрагму) и спускается в полость живота. От аорты отходят более мелкие артерии, которые направляются к голове, рукам, ногам, брюшным органам и распространяются по всему телу.

Артерии, делясь, распадаются на все меньшие и меньшие веточки, которые, наконец, становятся настолько тонкими, что их можно увидеть лишь под микроскопом - это капилляры, или волосяные сосуды (они тоньше, чем человеческий волос). Капилляры переходят в вены, которые расположены рядом с соответствующей артерией, и направляются к сердцу. Вены соединяются в толстые стволы - верхнюю и нижнюю полые вены, по которым кровь течет в правое предсердие.

Артерии, вены и капилляры отличаются друг от друга по своему строению. Стенка артерии состоит из трех оболочек - внутренней, средней и наружной. Внутренняя оболочка соприкасается с кровью плоскими клетками, наружная состоит главным образом из так называемой соединительной ткани. Средняя оболочка в разных артериях неодинакова. В средней оболочке крупных артерий преобладает эластическая соединительная ткань. В этой оболочке сравнительно мало мышечной ткани, способной к сокращению. В мелких артериях, наоборот, преобладают мышечные (круговые) волокна.

В стенках артерий имеются концевые приборы чувствительных нервов. При их помощи в центральную нервную систему посылаются «сигналы» о высоте кровяного давления, которое рефлекторно снижается или повышается, и о химическом составе крови. Например, если в крови увеличивается количество углекислоты, «сигналы» об этом доходят до дыхательного центра в головном мозгу, а оттуда идут импульсы к органам дыхания, побуждающие к более глубокому частому дыханию.

Тонкая стенка капилляра является продолжением внутренней оболочки артерии и состоит только из одного слоя клеток. Диаметр капилляра - от 5 до 20 микронов (микрон - одна тысячная доля миллиметра). Через тонкие стенки капилляров кислород и питательные вещества переходят в межклеточную жидкость, а из нее в кровь поступают углекислый газ и некоторые продукты обмена веществ в тканях. Таким образом, здесь изменяется химический состав крови, а поэтому изменяется и ее цвет: ярко-красная, алая артериальная кровь превращается в синеватую венозную.

В капилляре различают артериальное колено и венозное колено, переходящее в мелкую вену. В капиллярах, так же как и в артериях, имеется много концевых приборов чувствительных нервов. В венах, как и в артериях, имеются внутренняя оболочка из плоских клеток, мышечные волокна (расположенные продольно и кругообразно) и эластические волокна. Складки внутренней оболочки вен образуют клапаны, которые открываются, когда кровь течет по направлению к сердцу, и закрываются, препятствуя току крови в противоположном направлении. Вены снабжены нервными волокнами. В устьях крупных полых и легочных вен, там, где они впадают в предсердия, расположены чувствительные нервные приборы, реагирующие на колебания венозного давления.

Верхняя полая вена собирает кровь из верхней части туловища и рук, нижняя полая вена - из нижней части туловища, ног и органов брюшной полости. Венозная кровь из желудка, кишечника и некоторых других органов живота, прежде чем попасть в нижнюю полую вену, собирается в воротную вену, которая в печени распадается на капилляры. Потом кровь, пройдя через ткань печени, попадает в печеночную вену, которая впадает в нижнюю полую вену.

Путь крови, который она проделывает от левого желудочка до правого предсердия, называется большим кругом (правильнее было бы называть его полукругом) кровообращения. На этом пути кровеносные сосуды снабжают кровью большую часть тела, за исключением органов, обеспечиваемых кровью из малого круга кровообращения.

Из правого желудочка выходит легочная артерия. Она распадается на ряд мелких артерий, которые переходят в густую сеть капилляров в легочных пузырьках, где постоянно происходит обмен воздуха при дыхании. Из легочных капилляров кровь собирается в легочные вены, впадающие в левое предсердие. Путь крови от правого желудочка до левого предсердия называется малым кругом кровообращения.

В капиллярах малого круга кровообращения, оплетающих густой сетью пузырьки (альеволы) легких, кровь насыщается кислородом, поступающим в легкие с вдыхаемым воздухом, и теряет углекислый газ, который удаляется с выдыхаемым воздухом. Следовательно, здесь, как и в капиллярах большого круга кровообращения, изменяется химический состав крови, но в обратном направлении, и теперь она опять становится ярко-красной. Эта богатая кислородом алая кровь течет в сердце, а оттуда в артерии большого круга кровообращения.

Все ткани и органы, в частности само сердце, нуждаются в постоянном притоке кислорода, который должен быть увеличен во время их усиленной работы. Это достигается двумя путями. Во-первых, усиливается снабжение кровью работающего органа. Во-вторых, кровь больше насыщается кислородом благодаря более глубокому и более частому дыханию. Таким образом, дыхание и кровообращение тесно связаны между собой.

Популярные статьи сайта из раздела «Медицина и здоровье»

Популярные статьи сайта из раздела «Сны и магия»

Когда снятся вещие сны?

Сосуды (артерии, вены, артериолы, капилляры), которые выносят кровь из левого желудочка, обеспечивают ее доставку ко всем органам и тканям, а затем возвращают обратно к сердцу (правому предсердию), входят в состав большого круга кровообращения. По сосудам малого (легочного) круга кровообращения кровь из правого желудочка поступает в легкие, а затем возвращается в левое предсердие (Рис. 26).

Большой круг кровообращения начинается самым крупным артериальным сосудом аортой (Рис. 27). От нее выходят артерии, которые после многократного деления заканчиваются в органах и тканях артериолами и капиллярами. Артериолы, обладая относительно малым просветом и выраженным мышечным слоем, оказывают наибольшее сопротивление току крови. Это обуславливает их функции: поддержание артериального давления и (за счет изменения просвета) регулирование поступления крови в капилляры. Капилляры имеют очень тонкие стенки, что способствует протеканию обменных процессов между плазмой крови и межклеточной жидкостью. При слиянии капилляров формируются венулы, которые собираются в вены, несущие кровь обратно в сердце.

Рис. 26. Схема малого круга кровообращения. Обозначения: 1- правый желудочек; 2- легочный ствол, 3- легочные артерии; 4- легкие; 5- легочные вены; 6- левое предсердие.

Рис. 27. Схема большого круга кровообращения. Обозначения: 7- левый желудочек, 8- аорта, 9, 10 – артерии, 11- капиллярная сеть, 12 – вены, 13 – верхняя полая вена, 14- нижняя полая вена, 15- правое предсердие.

В конечном итоге формируются два крупных венозных ствола – нижняя полая вена, которая собирает кровь от туловища, нижних конечностей, и верхняя полая вена, несущая кровь от головы и верхних конечностей. Оба этих сосуда заканчиваются в правом предсердии.

Малый круг кровообращения . Кровь из правого предсердия поступает в правый желудочек, который, сокращаясь, выбрасывает ее в легочный ствол, а далее по легочным артериям она поступает в правое и левое легкое. Легочные сосуды оказывают весьма незначительное сопротивление току крови. В легких каждая артерия разветвляется на многочисленные мелкие артерии, те, в свою очередь, на артериолы, которые заканчиваются легочными капиллярами, оплетающими альвеолы. Проходя через капилляры, кровь насыщается кислородом, и одновременно отдает содержащийся в ней углекислый газ. Легочные капилляры являются истоками четырех легочных вен, которые возвращают кровь в левое предсердие. Далее она попадает в левый желудочек, а затем, при его сокращении, в аорту – сосуд, которым начинается большой круг кровообращения. При левожелудочковой недостаточности, вследствие накопления в паренхиме межтканевой жидкости может развиться отек легких, приводящих к нарушению их функций. К отеку легкого приводит также гипергидрация организма, т.е. накопление в нем избыточного количества воды. Образно говоря, больной может захлебнуться в своей собственной интерстициальной жидкости.

Кровообращение в печени. Кровь от желудка, кишечника, поджелудочной железы и селезенки собирается в воротную вену. В печени эта вена распадается на капиллярную сеть, которая соединяется с капиллярами собственной печеночной артерии. В результате вены, являющиеся истоками печеночных вен, доставляют кровь в нижнюю полую вену и оттуда в сердце.

Портальная гипертензия (повышение давления в воротной вене) может возникнуть в случае сужения просвета или закупорки ветви (ветвей) воротной вены при различных заболеваниях печени, в частности при гепатите. В тяжелых случаях эта патология сопровождается асцитом – накоплением жидкости в полости брюшины.