16.3: Кровоносна та дихальна системи
- Page ID
- 488
Тварини - складні багатоклітинні організми, яким потрібен механізм транспортування поживних речовин по всьому тілу і видалення відходів. Кровоносна система людини має складну мережу кровоносних судин, які досягають всіх частин тіла. Ця розгалужена мережа постачає клітини, тканини та органи киснем та поживними речовинами, видаляє вуглекислий газ та відходи.
Середовищем для транспортування газів та інших молекул є кров, яка безперервно циркулює по системі. Перепади тиску всередині системи викликають рух крові і створюються накачуванням серця.
Газообмін між тканинами і кров'ю є найважливішою функцією кровоносної системи. У людини, інших ссавців, птахів кров поглинає кисень і виділяє вуглекислий газ в легенях. Таким чином кровоносна і дихальна система, функція якої полягає в отриманні кисню і виділенні вуглекислого газу, працюють в тандемі.
Дихальна система
Зробіть вдих і затримайте його. Зачекайте кілька секунд, а потім випустіть. Люди, коли вони не напружуються, дихають приблизно 15 разів на хвилину в середньому. Це дорівнює приблизно 900 вдихів на годину або 21 600 вдихів на день. З кожним вдихом повітря наповнює легені, і з кожним видихом він спрямовується назад назовні. Це повітря робить більше, ніж просто надування та дефляція легенів у грудній порожнині. Повітря містить кисень, який перетинає легеневу тканину, потрапляє в кров і подорожує до органів і тканин. Там відбувається обмін кисню на вуглекислий газ, який є клітинним матеріалом відходів. Вуглекислий газ виходить з клітин, потрапляє в кров, повертається назад в легені, і вичерпується з організму під час видиху.
Дихання - це і добровільне, і мимовільне подія. Як часто робиться вдих і скільки повітря вдихається або видихається, регулюється дихальним центром в головному мозку у відповідь на сигнали, які він отримує про вміст вуглекислого газу в крові. Однак це автоматичне регулювання можна скасувати для таких дій, як розмова, спів та плавання під водою.
Під час вдиху діафрагма опускається, створюючи негативний тиск навколо легенів, і вони починають надуватися, втягуючи повітря ззовні тіла. Повітря надходить в організм через носову порожнину, розташовану якраз всередині носа (рис. \(\PageIndex{1}\)). У міру проходження повітря через носову порожнину повітря прогрівається до температури тіла і зволожується вологою зі слизових оболонок. Ці процеси допомагають врівноважити повітря до умов тіла, зменшуючи будь-яку шкоду, яку може завдати холодне, сухе повітря. Плаваючі в повітрі тверді частинки видаляються в носових ходах волосками, слизом, віями. Повітря також хімічно відбирається нюхом.
З носової порожнини повітря проходить через глотку (глотку) і гортань (голосову скриньку) так само, як пробирається до трахеї (рис. \(\PageIndex{1}\)). Основна функція трахеї - воронка вдихуваного повітря до легенів, а повітря, що видихається назад з тіла. Трахея людини - це циліндр довжиною приблизно від 25 до 30 см (9,8-11,8 дюйма), який сидить перед стравоходом і простягається від глотки в грудну порожнину до легенів. Він виготовлений з неповних кілець хряща і гладкої мускулатури. Хрящ забезпечує міцність і підтримку трахеї, щоб зберегти прохід відкритим. Трахея вистелена клітинами, які мають вії і виділяють слиз. Слиз вловлює частинки, які були вдихнуті, а вії переміщають частинки в сторону глотки.
Кінець трахеї ділиться на два бронха, які входять в праве і ліве легке. Повітря надходить в легені через первинні бронхи. Первинний бронх ділиться, створюючи бронхи меншого і меншого діаметру, поки проходи не будуть діаметром менше 1 мм (.03 дюйма), коли їх називають бронхіолами, коли вони розщеплюються і поширюються через легені. Як і трахея, бронхи та бронхіоли виготовлені з хряща та гладкої мускулатури. Бронхи іннервуються нервами як парасимпатичної, так і симпатичної нервової систем, які контролюють скорочення м'язів (парасимпатичне) або розслаблення (симпатичне) в бронхах і бронхіолах, в залежності від сигналів нервової системи. Кінцевими бронхіолами є дихальні бронхіоли. До кінця кожної дихальної бронхіоли прикріплюються альвеолярні протоки. На кінці кожної протоки знаходяться альвеолярні мішечки, кожен з яких містить від 20 до 30 альвеол. Газообмін відбувається тільки в альвеолах. Альвеоли тонкостінні і виглядають як крихітні бульбашки всередині мішечків. Альвеоли безпосередньо контактують з капілярами кровоносної системи. Такий інтимний контакт гарантує, що кисень буде дифундувати з альвеол в кров. Крім того, вуглекислий газ дифундує з крові в альвеоли, які потрібно видихнути. Анатомічне розташування капілярів і альвеол підкреслює структурну і функціональну взаємозв'язок дихальної і кровоносної систем. Оцінки площі поверхні альвеол в легенях коливаються в районі 100 м2. Ця велика територія становить приблизно половину тенісного корту. Ця велика площа поверхні в поєднанні з тонкостінною природою альвеолярних клітин дозволяє газам легко дифундувати по клітинам.
АРТ КОНК
Яке з наведених тверджень про дихальну систему людини є помилковим?
- Коли ми вдихаємо, повітря рухається від глотки до трахеї.
- Бронхіоли розгалужуються на бронхи.
- Альвеолярні протоки з'єднуються з альвеолярними мішечками.
- Газообмін між легкими і кров'ю відбувається в альвеолі.
ПОНЯТТЯ В ДІЇ
Подивіться це відео для огляду органів дихання.
Кровоносна система
Кровоносна система - це мережа судин - артерій, вен і капілярів - і насоса, серця. У всіх хребетних організмах це система замкнутого циклу, в якій кров значною мірою відокремлена від іншого позаклітинного відділення рідини організму, інтерстиціальної рідини, яка є рідиною, що купає клітини. Кров циркулює всередині кровоносних судин і односпрямовано циркулює від серця навколо одного з двох шляхів кровообігу, потім знову повертається до серця; це замкнута кровоносна система. Відкриті кровоносні системи знаходяться у безхребетних тварин, в яких кровоносна рідина омиває внутрішні органи безпосередньо, навіть якщо вона може бути переміщена з насосним серцем.
Серце
Серце - складний м'яз, який складається з двох насосів: одного, який перекачує кров через легеневий кровообіг до легенів, і іншого, який перекачує кров через системний кровотік до решти тканин організму (і самого серця).
Серце несиметричне, причому ліва сторона більша за праву, корелює з різними розмірами легеневого і системного ланцюгів (рис. \(\PageIndex{2}\)). У людини серце розміром приблизно з стиснутий кулак; воно розділене на чотири камери: два передсердя і два шлуночка. Є одне передсердя і один шлуночок з правого боку і одне передсердя і один шлуночок з лівого боку. Праве передсердя отримує дезоксигенированную кров з системного кровообігу по основних венах: верхньої порожнистої вени, яка відводить кров від голови і з вен, що надходять від рук, а також нижньої порожнистої вени, яка відводить кров з вен, що надходять з нижніх органів і ніг . Ця дезоксигенована кров потім проходить в правий шлуночок через тристулковий клапан, що перешкоджає зворотному току крові. Після його заповнення правий шлуночок скорочується, перекачуючи кров в легені для реоксигенації. Ліве передсердя отримує багату киснем кров з легких. Ця кров проходить через двостулковий клапан в лівий шлуночок, де кров перекачується в аорту. Аорта - головна артерія тіла, що приймає киснем кров до органів і м'язів тіла. Ця схема накачування називається подвійною циркуляцією і зустрічається у всіх ссавців. (Рис. \(\PageIndex{2}\)).
АРТ КОНК
Яке з наведених тверджень про кровоносну систему є помилковим?
- Кров в легеневій вені дезоксигенированная.
- Кров в нижній порожнистій вені дезоксигенированная.
- Кров в легеневій артерії дезоксигенированная.
- Кров в аорті насичується киснем.
Серцевий цикл
Основна мета серця - перекачувати кров через організм; він робить це в повторюваній послідовності, яка називається серцевим циклом. Серцевий цикл - це потік крові через серце, координований електрохімічними сигналами, які змушують серцевий м'яз скорочуватися і розслаблятися. У кожному серцевому циклі послідовність скорочень виштовхує кров, перекачуючи її по організму; за цим слід фаза розслаблення, де серце наповнюється кров'ю. Ці дві фази називаються систола (скорочення) і діастола (розслаблення) відповідно (рис. \(\PageIndex{3}\)). Сигнал до скорочення починається при розташуванні на зовнішній стороні правого передсердя. Електрохімічний сигнал рухається звідти через передсердя, змушуючи їх скорочуватися. Скорочення передсердь змушує кров через клапани в шлуночки. Закриття цих клапанів, викликане скороченням шлуночків, видає «лубовий» звук. Сигнал до цього часу пройшов вниз по стінках серця, через точку між правим передсердям і правим шлуночком. Сигнал потім змушує шлуночки скорочуватися. Шлуночки скорочуються разом, змушуючи кров в аорту і легеневі артерії. Закриття клапанів до цих артерій, викликане тим, що кров відтягується назад до серця під час шлуночкової релаксації, видає односкладовий звук «даб».
Накачування серця - це функція клітин серцевого м'яза, або кардіоміоцитів, що складають серцевий м'яз. Кардіоміоцити - це відмінні м'язові клітини, які поперечно-смугасті, як скелетні м'язи, але ритмічно і мимоволі перекачуються, як гладком'язові; сусідні клітини з'єднані інтеркальованими дисками, що знаходяться тільки в серцевому м'язі. Ці з'єднання дозволяють електричному сигналу переміщатися безпосередньо до сусідніх м'язових клітин.
Електричні імпульси в серці виробляють електричні струми, які протікають через тіло і їх можна виміряти на шкірі за допомогою електродів. Цю інформацію можна спостерігати як на електрокардіограмі (ЕКГ) записи електричних імпульсів серцевого м'яза.
ПОНЯТТЯ В ДІЇ
Відвідайте наступний веб-сайт , щоб побачити кардіостимулятор серця або систему електрокардіограми в дії.
кровоносні судини
Кров з серця розноситься по організму складною мережею кровоносних судин (рис. \(\PageIndex{4}\)). Артерії забирають кров від серця. Основною артерією системного кровообігу є аорта; вона розгалужується на великі артерії, які беруть кров до різних кінцівок і органів. Аорта і артерії біля серця мають важкі, але еластичні стінки, які реагують і згладжують перепади тиску, викликані б'ється серцем. Артерії далі від серця мають більше м'язової тканини в їх стінках, які можуть звужуватися впливати на швидкість потоку крові. Основні артерії розходяться на другорядні артерії, а потім більш дрібні судини, звані артеріолами, щоб глибше проникнути в м'язи та органи тіла.
Артеріоли розходяться на капілярні русла. Капілярні ложі містять велику кількість, 10-100-х капілярів, які розгалужуються серед клітин організму. Капіляри - трубки вузького діаметру, які можуть вмістити поодинокі еритроцити і є ділянками обміну поживними речовинами, відходами, киснем з тканинами на клітинному рівні. Рідина також витікає з крові в інтерстиціальний простір з капілярів. Капіляри знову сходяться в венули, які з'єднуються з незначними венами, які остаточно з'єднуються з великими венами. Вени - це кровоносні судини, які приносять кров з високим вмістом вуглекислого газу назад до серця. Відня не такі товстостінні, як артерії, так як тиск нижче, і вони мають клапани по своїй довжині, що перешкоджають зворотному відтоку крові від серця. Основні вени відводять кров від тих же органів і кінцівок, які постачають основні артерії.
Підсумок розділу
Дихальні системи тварин призначені для полегшення газообміну. У ссавців повітря прогрівається і зволожується в носовій порожнині. Потім повітря рухається вниз по глотці і гортані, через трахею і в легені. У легенях повітря проходить через розгалужені бронхи, досягаючи дихальних бронхіол. Дихальні бронхіоли відкриваються в альвеолярні протоки, альвеолярні мішечки та альвеоли. Оскільки в легенях так багато альвеол і альвеолярних мішечків, площа поверхні для газообміну дуже велика.
Кровоносна система ссавців являє собою замкнуту систему з подвійною циркуляцією, що проходить через легені і тіло. Він складається з мережі судин, що містять кров, яка циркулює через перепади тиску, що генеруються серцем.
Серце містить два насоси, які переміщують кров по легеневій і системній циркуляції. Є одне передсердя і один шлуночок з правого боку і одне передсердя і один шлуночок з лівого боку. Накачування серця - це функція кардіоміоцитів, відмінних м'язових клітин, які поперечно-смугасті, як скелетні м'язи, але накачують ритмічно і мимоволі, як гладкі м'язи. Сигнал до скорочення починається в стінці правого передсердя. Електрохімічний сигнал змушує два передсердя стискатися в унісон; тоді сигнал змушує шлуночки скорочуватися. Кров від серця розноситься по організму складною мережею кровоносних судин; артерії забирають кров від серця, а вени повертають кров назад до серця.
Мистецькі зв'язки
Малюнок \(\PageIndex{1}\): Яке з наведених нижче тверджень про дихальну систему людини є помилковим?
А. коли ми вдихаємо, повітря рухається від глотки до трахеї.
B. бронхіоли розгалужуються на бронхи.
C. альвеолярні протоки з'єднуються з альвеолярними мішечками.
D. газообмін між легкими і кров'ю відбувається в альвеолі.
- Відповідь
-
Б
Малюнок \(\PageIndex{2}\): Яке з наведених нижче тверджень про кровоносну систему є помилковим?
А. кров в легеневій вені дезоксигенированная.
Кров в нижній порожнистій вені дезоксигенированная.
Кров в легеневій артерії дезоксигенированная.
Д. кров в аорті насичена киснем.
- Відповідь
-
А
Глосарій
- альвеола
- (Множина: альвеоли) (також, повітряні мішки) кінцева структура легеневого проходу, де відбувається газообмін
- аорти
- головна артерія, яка забирає кров від серця до системної системи кровообігу
- артерія
- кровоносну судину, яка забирає кров від серця
- передсердя
- (Множина: передсердя) камера серця, яка отримує кров з вен
- двостулковий клапан
- одностороннє отвір між передсердям і шлуночком в лівій частині серця
- бронхи
- (однина: бронх) менші гілки хрящової тканини, що відходять від трахеї; повітря направляється через бронхи в область, де відбувається газообмін в альвеолах
- бронхіол
- дихальні шляхи, що простягається від основних бронхів до альвеолярного мішка
- капіляр
- найменший кровоносну судину, що дозволяє проходити окремі клітини крові і місце дифузії кисневого і поживного обміну
- серцевий цикл
- наповнення та спорожнення серця крові, спричинене електричними сигналами, які змушують серцеві м'язи скорочуватися та розслаблятися
- замкнута кровоносна система
- система, яка має кров, відокремлена від тілесних інтерстиціальної рідини і містяться в кровоносних судин
- діафрагми
- скелетних м'язів, розташованих під легені, що охоплює легені в грудній клітці
- діастоли
- фаза розслаблення серцевого циклу, коли серце розслаблено і шлуночки наповнюються кров'ю
- електрокардіограма (ЕКГ)
- запис електричних імпульсів серцевого м'яза
- нижня порожниста вена
- головна вена тіла, що повертає кров з нижніх частин тіла в праве передсердя
- гортані
- голосовий ящик, розташований всередині горла
- носова порожнина
- відкриття дихальної системи до зовнішнього середовища
- відкрита кровоносна система
- Кровоносна система, яка має кров, змішана з інтерстиціальної рідини в порожнині тіла і безпосередньо купається органів
- глотки
- горло
- первинний бронх
- (також, головний бронх) область дихальних шляхів в легені, яка прикріплюється до трахеї і біфуркує, утворюючи бронхіоли
- легеневий кровообіг
- потік крові від серця через легені, де відбувається оксигенація, а потім назад до серця
- верхня порожниста вена
- головна вена тіла, що повертає кров з верхньої частини тіла в праве передсердя
- системний кровотік
- потік крові від серця до мозку, печінки, нирок, шлунка та інших органів, кінцівок та м'язів тіла, а потім назад до серця
- систола
- фаза скорочення серцевого циклу, коли шлуночки перекачують кров в артерії
- трахеї
- хрящова трубка, яка транспортує повітря від горла до легенів
- тристулковий клапан
- одностороннє отвір між передсердям і шлуночком в правій частині серця
- вена
- кровоносну судину, яка приносить кров назад до серця
- шлуночок
- (серця) велика камера серця, яка перекачує кров в артерії