1.8: Кровоносна система

Малюнок 21.1. Подібно до того, як дорожні системи транспортують людей та товари через складну мережу, кровоносна система транспортує поживні речовини, гази та відходи по всьому тілу тварини. (кредит: модифікація роботи Андрія Беленка)

Вступ

Більшість тварин є складними багатоклітинними організмами, які потребують механізму транспортування поживних речовин по всьому їх тілу і видалення продуктів життєдіяльності. Кровоносна система еволюціонувала з часом від простої дифузії через клітини в ранній еволюції тварин до складної мережі кровоносних судин, які досягають всіх частин людського тіла. Ця розгалужена мережа постачає клітини, тканини та органи киснем та поживними речовинами, а також видаляє вуглекислий газ та відходи, які є побічними продуктами дихання.

В основі кровоносної системи людини лежить серце. Розміром зі стиснутий кулак, серце людини захищене під грудною кліткою. Виготовлений зі спеціалізованої і унікальної серцевого м'яза, він перекачує кров по всьому тілу і до самого серця. Серцеві скорочення керуються внутрішніми електричними імпульсами, які допомагають регулювати мозок та ендокринні гормони. Розуміння основної анатомії та функції серця важливо для розуміння кровоносної та дихальної систем організму.

Газообмін - одна з найважливіших функцій кровоносної системи. Кровоносна система не потрібна організмам, які не мають спеціалізованих органів дихання, оскільки кисень і вуглекислий газ дифундують безпосередньо між тканинами їх тіла та зовнішнім середовищем. Однак у організмів, які володіють легенями та зябрами, кисень повинен транспортуватися від цих спеціалізованих органів дихання до тканин організму через кровоносну систему. Тому кровоносні системи повинні були розвиватися, щоб вмістити велику різноманітність розмірів тіла та типів тіла, присутніх серед тварин.

Огляд системи кровообігу

До кінця цього розділу ви зможете:

• Опишіть відкриту і закриту кровоносну систему
• Опишіть інтерстиціальну рідину і гемолімфу
• Порівняйте і порівняйте організацію і еволюцію кровоносної системи хребетних.

У всіх тварин, крім декількох простих типів, кровоносна система використовується для транспортування поживних речовин і газів по організму. Проста дифузія дозволяє деякій кількості води, поживних речовин, відходів та газу обмінюватися примітивними тваринами, які мають товщину лише в кілька шарів клітин; однак об'ємний потік є єдиним методом, за допомогою якого доступ до всього тіла більших складніших організмів.

Архітектура кровоносної системи

Кровоносна система ефективно являє собою мережу циліндричних судин: артерій, вен, капілярів, які виходять від насоса, серця. У всіх хребетних організмів, а також деяких безхребетних це замкнута система, при якій кров не вільна в порожнині. У замкнутій кровоносній системі кров міститься всередині кровоносних судин і циркулює в одному напрямку від серця навколо системного кровоносного шляху, потім знову повертається до серця, як показано на малюнку 21.2 а. На відміну від замкнутої системи, членистоногі, включаючи комах, ракоподібних та більшість молюсків, мають відкриту кровоносну систему, як показано на малюнку 21.2 b. У відкритій кровоносній системі кров не укладена в кровоносні судини, а перекачується в порожнину, звану гемоколем, і називається гемолімфою, оскільки кров змішується з інтерстиціальною рідиною. Коли серце б'ється і тварина рухається, гемолімфа циркулює навколо органів всередині порожнини тіла, а потім знову потрапляє в серця через отвори, звані остією. Цей рух дозволяє здійснювати обмін газу та поживних речовин. Відкрита кровоносна система не використовує стільки енергії, скільки замкнута система для роботи або підтримки; однак існує компроміс з кількістю крові, яка може бути переміщена до метаболічно активних органів і тканин, які потребують високого рівня кисню. Насправді, одна з причин того, що комахи з прольотами крил шириною до двох футів (70 см) сьогодні немає навколо, ймовірно, тому, що вони були переповнені приходом птахів 150 мільйонів років тому. Вважається, що птахи, що мають замкнуту кровоносну систему, рухалися більш спритно, дозволяючи їм швидше отримувати їжу і, можливо, полювати на комах.

Малюнок 21.2. У (а) закритих кровоносних системах серце перекачує кров через судини, які відокремлені від міжтканинної рідини організму. Більшість хребетних і деякі безхребетні, як цей анелелідний дощовий черв'як, мають замкнуту кровоносну систему. У (б) відкритих кровоносних системах рідина під назвою гемолімфа перекачується через кровоносну судину, яка спорожняється в порожнину тіла. Гемолімфа повертається в кровоносну судину через отвори, звані остією. Членистоногі, як ця бджола, і більшість молюсків мають відкриту кровоносну систему.

Варіація системи кровообігу у тварин

Кровоносна система варіюється від простих систем у безхребетних до більш складних систем у хребетних. Найпростіші тварини, такі як губки (Porifera) та ротифери (Rotifera), не потребують кровоносної системи, оскільки дифузія дозволяє адекватний обмін водою, поживними речовинами та відходами, а також розчиненими газами, як показано на малюнку 21.3 а. Організми, які є більш складними, але все ще мають лише два шари клітин у своєму плані тіла, такі як желе (Cnidaria) та гребінці (Ctenophora), також використовують дифузію через свій епідерміс та внутрішньо через шлунково-судинний відсік. Як їх внутрішні, так і зовнішні тканини купаються у водному середовищі і обмінюються рідифузією з обох сторін, як показано на малюнку 21.3 b. Обміну рідин сприяє пульсування тіла медуз.

Малюнок 21.3. Прості тварини, що складаються з одного клітинного шару, такого як (а) губка або лише кілька клітинних шарів, таких як (б) медузи, не мають кровоносної системи. Натомість гази, поживні речовини та відходи обмінюються дифузією.

Для більш складних організмів дифузія не ефективна для ефективної циклізації газів, поживних речовин та відходів через організм; отже, розвивалися більш складні системи кровообігу. Більшість членистоногих і багатьох молюсків мають відкриту кровоносну систему. У відкритій системі подовжене б'ється серце проштовхує гемолімфу по тілу і м'язові скорочення допомагають переміщати рідини. Більші більш складні ракоподібні, включаючи омарів, розробили артеріальноподібні судини, щоб проштовхувати кров по своєму тілу, а найактивніші молюски, такі як кальмари, розвинули замкнуту кровоносну систему і здатні швидко рухатися, щоб зловити здобич. Закриті системи кровообігу є характеристикою хребетних; однак існують значні відмінності в будові серця та циркуляції крові між різними групами хребетних через адаптацію під час еволюції та пов'язані з цим відмінності в анатомії. Малюнок 21.4 ілюструє основні системи кровообігу деяких хребетних тварин: риб, земноводних, плазунів, ссавців.

Малюнок 21.4. (а) Риби мають найпростіші кровоносні системи хребетних: кров тече однонаправлено від двокамерного серця через зябра, а потім решту тіла. (б) Земноводні мають два шляхи кровообігу: один для оксигенації крові через легені та шкіру, а інший для прийому кисню до решти тіла. Кров перекачується з трикамерного серця з двома передсердями і одним шлуночком. (c) Плазуни також мають два шляхи кровообігу; однак кров насичується киснем лише через легені. Серце трикамерне, але шлуночки частково відокремлені, тому деяке змішування насиченої киснем та дезоксигенізованої крові відбувається за винятком крокодилів та птахів. (d) Ссавці та птахи мають найефективніше серце з чотирма камерами, які повністю розділяють насичену киснем та дезоксигенаційну кров; він перекачує лише насичену киснем кров через тіло та дезоксигенаційну кров до легенів.

Як показано на малюнку 21.4, Риби мають єдиний контур для кровотоку і двокамерне серце, яке має лише одне передсердя і єдиний шлуночок. Передсердя збирає кров, яка повернулася з організму, і шлуночок перекачує кров до зябер, де відбувається газообмін і кров повторно оксигенується; це називається зябровий кровообіг. Потім кров триває через решту тіла до прибуття назад в передсердя; це називається системним кровообігом. Цей односпрямований потік крові виробляє градієнт кисню до дезоксигенізованої крові навколо системного контуру риби. Результатом є обмеження в кількості кисню, яке може досягати деяких органів і тканин організму, знижуючи загальну обмінну здатність риби.

У земноводних, плазунів, птахів і ссавців кровотік спрямований двома контурами: один через легені і назад до серця, що називається легеневим кровообігом, а інший по всій решті тіла і його органів, включаючи мозок (системний кровообіг). У земноводних газообмін також відбувається через шкіру під час легеневого кровообігу і називається пульмошкірним кровообігом.

Як показано на малюнку 21.4 б, земноводні мають трикамерне серце, яке має два передсердя і один шлуночок, а не двокамерне серце риб. Два передсердя (верхні камери серця) отримують кров з двох різних контурів (легенів і систем), а потім відбувається деяке змішування крові в шлуночку серця (нижня камера серця), що знижує ефективність оксигенації. Перевагою такого розташування є те, що високий тиск в судинами штовхає кров до легенів і організму. Змішування пом'якшується хребтом всередині шлуночка, який відводить багату киснем кров через системну кровоносну систему та дезоксигенаційну кров до пульмошкірного контуру. З цієї причини земноводних часто описують як мають подвійну циркуляцію.

Більшість рептилій також мають трикамерне серце, схоже на серце земноводних, яке направляє кров в легеневий і системний ланцюги, як показано на малюнку 21.4 в. Шлуночок більш ефективно ділиться частковою перегородкою, що призводить до меншого змішування насиченої киснем і дезоксигенізованої крові. Деякі рептилії (алігатори і крокодили) є найпримітивнішими тваринами, щоб виставити чотирикамерне серце. Крокоділіани мають унікальний механізм кровообігу, коли серце шунтує кров з легенів до шлунка та інших органів протягом тривалих періодів занурення, наприклад, в той час як тварина чекає здобич або залишається під водою, чекаючи, коли здобич гниє. Одна адаптація включає дві основні артерії, які залишають одну і ту ж частину серця: одна бере кров до легенів, а інша забезпечує альтернативний шлях до шлунка та інших частин тіла. Дві інші пристосування включають отвір в серці між двома шлуночками, званий отвором Паніцца, який дозволяє крові рухатися з одного боку серця на іншу, і спеціалізовану сполучну тканину, яка уповільнює приплив крові до легенів. Разом ці пристосування зробили крокодилів і алігаторів однією з найбільш еволюційно успішних груп тварин на землі.

У ссавців і птахів серце також ділиться на чотири камери: два передсердя і два шлуночка, як показано на малюнку 21.4 г. Насичена киснем кров відокремлюється від дезоксигенізованої крові, що покращує ефективність подвійного кровообігу і, ймовірно, потрібно для теплокровного способу життя ссавців і птахів. Чотирикамерне серце птахів і ссавців еволюціонувало незалежно від трикамерного серця. Незалежна еволюція тієї ж або подібної біологічної ознаки називається конвергентною еволюцією.

Резюме

У більшості тварин кровоносна система використовується для транспортування крові по організму. Деякі примітивні тварини використовують дифузію для обміну водою, поживними речовинами та газами. Однак складні організми використовують кровоносну систему для перенесення газів, поживних речовин та відходів через організм. Кровоносні системи можуть бути відкритими (змішаними з інтерстиціальної рідиною) або закритими (відокремленими від інтерстиціальної рідини). Закриті системи кровообігу є характеристикою хребетних; однак існують значні відмінності в будові серця та циркуляції крові між різними групами хребетних через пристосування під час еволюції та пов'язані з цим відмінності в анатомії. Риби мають двокамерне серце з односпрямованим кровообігом. Земноводні мають трикамерне серце, яке має деяке змішування крові, і вони мають подвійну циркуляцію. Більшість непташиних рептилій мають трикамерне серце, але мають мало змішування крові; вони мають подвійну циркуляцію. Ссавці і птахи мають чотирикамерне серце без змішування крові і подвійний кровообіг.

компоненти крові

До кінця цього розділу ви зможете:

• Перерахуйте основні компоненти крові
• Порівняйте червоні та білі кров'яні тільця
• Опишіть плазму крові і сироватку крові

Гемоглобін відповідає за розподіл кисню, а в меншій мірі - вуглекислого газу, по всій кровоносній системі людини, хребетних і багатьох безхребетних. Однак кров більше, ніж білків. Кров насправді є терміном, який використовується для опису рідини, яка рухається по судинам і включає плазму (рідку частину, яка містить воду, білки, солі, ліпіди та глюкозу) та клітини (червоні та білі клітини) та фрагменти клітин, які називаються тромбоцитами. Плазма крові насправді є домінуючим компонентом крові і містить воду, білки, електроліти, ліпіди та глюкозу. Клітини відповідають за перенесення газів (еритроцитів) і імунну відповідь (білі). Тромбоцити відповідають за згортання крові. Інтерстиціальна рідина, яка оточує клітини, окремо від крові, але в гемолімфі вони об'єднані. У людини клітинні компоненти складають приблизно 45 відсотків крові, а рідка плазма - 55 відсотків. Кров становить 20 відсотків позаклітинної рідини людини і вісім відсотків ваги.

Роль крові в організмі

Кров, як і людська кров, проілюстрована на малюнку 21.5, важлива для регуляції систем організму і гомеостазу. Кров допомагає підтримувати гомеостаз, стабілізуючи рН, температуру, осмотичний тиск, а також усуваючи надлишок тепла. Кров підтримує ріст, розподіляючи поживні речовини та гормони, а також видаляючи відходи. Кров відіграє захисну роль, транспортуючи фактори згортання крові та тромбоцитів для запобігання крововтрати та транспортування агентів боротьби з хворобами або лейкоцитів до місць інфекції.

Малюнок 21.5. Показані клітини і клітинні компоненти крові людини. Еритроцити доставляють кисень до клітин і виводять вуглекислий газ. Лейкоцити, включаючи нейтрофіли, моноцити, лімфоцити, еозинофіли та базофіли, беруть участь у імунній відповіді. Тромбоцити утворюють згустки, які перешкоджають крововтраті після травми.

Червоні кров'яні клітини

Еритроцити, або еритроцити (еритро- = «червоний»; -цит = «клітина»), є спеціалізованими клітинами, які циркулюють по організму, доставляючи кисень клітинам; вони утворюються зі стовбурових клітин в кістковому мозку. У ссавців еритроцити - це невеликі двоувігнуті клітини, які в зрілості не містять ядра або мітохондрій і мають розмір лише 7-8 мкм. У птахів і непташиних плазунів ядро все ще зберігається в еритроцитах.

Червона забарвлення крові походить від залізовмісного білка гемоглобіну, проілюстрованого на малюнку 21.6а. Основна робота цього білка - переносити кисень, але він також транспортує вуглекислий газ. Гемоглобін упаковується в еритроцити зі швидкістю близько 250 мільйонів молекул гемоглобіну на клітину. Кожна молекула гемоглобіну пов'язує чотири молекули кисню так, що кожен еритроцити несе один мільярд молекул кисню. У п'яти літрах крові в організмі людини знаходиться приблизно 25 трильйонів еритроцитів, які можуть переносити до 25 секстильйонів (25 × 10 ²¹) молекул кисню в організмі в будь-який час. У ссавців нестача органел в еритроцитах залишає більше місця для молекул гемоглобіну, а відсутність мітохондрій також перешкоджає використанню кисню для метаболічного дихання. Лише ссавці мають ануклейовані еритроцити, а деякі ссавці (наприклад, верблюди) навіть мають зародкові еритроцити. Перевага ядерних еритроцитів полягає в тому, що ці клітини можуть піддаватися мітозу. Ануклейовані еритроцити метаболізуються анаеробно (без кисню), використовуючи примітивний метаболічний шлях для виробництва АТФ і підвищення ефективності транспорту кисню.

Не всі організми використовують гемоглобін як спосіб транспортування кисню. Безхребетні, які використовують гемолімфу, а не кров, використовують різні пігменти для зв'язування з киснем. Ці пігменти використовують мідь або залізо для кисню. Безхребетні мають безліч інших дихальних пігментів. Гемоціанін, синьо-зелений, мідсодержащий білок, проілюстрований на малюнку 21.6b, міститься у молюсків, ракоподібних та деяких членистоногих. Хлорокруорин, зелений колір, залізовмісний пігмент міститься в чотирьох сімействах поліхетних трубкових черв'яків. Гемеритрин, червоний, залізовмісний білок міститься в деяких поліхетних черв'яках і аннелідах і проілюстрований на малюнку 21.6c. Незважаючи на назву, гемеритрин не містить групи гема і його киснепереносна здатність погана в порівнянні з гемоглобіном.

Малюнок 21.6. У більшості хребетних (а) гемоглобін доставляє кисень до організму і виводить деяку кількість вуглекислого газу. Гемоглобін складається з чотирьох білкових субодиниць, двох альфа-ланцюгів і двох бета-ланцюгів, а також групи гема, яка має залізо, пов'язане з ним. Залізо оборотно асоціюється з киснем, і при цьому окислюється від Fe ²⁺ до Fe ³⁺. У більшості молюсків і деяких членистоногих (б) гемоціанін доставляє кисень. На відміну від гемоглобіну, гемолімфа не переноситься в клітині крові, а вільно плаває в гемолімфі. Мідь замість заліза пов'язує кисень, надаючи гемолімфі синьо-зелений колір. У аннелід, таких як дощовий черв'як, і деяких інших безхребетних, (в) гемеритрин переносить кисень. Як і гемоглобін, гемеритрин переноситься в клітині крові і має пов'язане з ним залізо, але, незважаючи на свою назву, гема гема не містить.

Малий розмір і велика площа поверхні еритроцитів дозволяє швидко дифузії кисню і вуглекислого газу по плазматичній мембрані. У легенях виділяється вуглекислий газ і кров забирається кисень. У тканині з крові виділяється кисень і зв'язується вуглекислий газ для транспортування назад в легені. Дослідження показали, що гемоглобін також зв'язує закис азоту (NO). NO - це судинорозширювальний засіб, який розслабляє судини і капіляри і може допомогти при газообміні та проходженні еритроцитів через вузькі судини. Нітрогліцерин, серцевий препарат від стенокардії та інфарктів, перетворюється на НІ, щоб допомогти розслабити судини та збільшити приплив кисню через організм.

Характерною рисою еритроцитів є їх гліколіпідний і глікопротеїновий покриття; це ліпіди і білки, до яких прикріплені молекули вуглеводів. У людини поверхневі глікопротеїни та гліколіпіди на еритроцитах змінюються між особами, виробляючи різні групи крові, такі як A, B та O. еритроцити мають середній термін життя 120 днів, в цей час вони розщеплюються та переробляються в печінці та селезінці фагоцитарними макрофагами, тип лейкоцитів.

Лейкоцити

Лейкоцити, також звані лейкоцитами (лейко = білі), складають приблизно один відсоток за обсягом клітин в крові. Роль лейкоцитів сильно відрізняється від ролі еритроцитів: вони в першу чергу беруть участь у імунній відповіді на виявлення та націлювання на патогени, такі як вторгнення бактерій, вірусів та інших чужорідних організмів. Лейкоцити утворюються постійно; деякі живуть лише годинами або днями, але деякі живуть роками.

Морфологія лейкоцитів значно відрізняється від еритроцитів. Вони мають ядра і не містять гемоглобіну. Різні типи лейкоцитів ідентифікуються за їх мікроскопічним виглядом після гістологічного фарбування, і кожен має різну спеціалізовану функцію. Дві основні групи, обидві проілюстровані на малюнку 21.7, - це гранулоцити, до яких належать нейтрофіли, еозинофіли та базофіли, а також агранулоцити, до яких відносяться моноцити та лімфоцити.

Малюнок 21.7. (а) гранулоцити, включаючи нейтрофіли, еозинофіли та базофіли, характеризуються лопатевим ядром та зернистими включеннями в цитоплазмі. Гранулоцити, як правило, є першими реагуючими під час травми або інфекції. (б) Агранулоцити включають лімфоцити і моноцити. Лімфоцити, включаючи B і T-клітини, відповідають за адаптивну імунну відповідь. Моноцити диференціюються на макрофаги і дендритні клітини, які в свою чергу реагують на інфекцію або травму.

Гранулоцити містять гранули в своїй цитоплазмі; агранулоцити так названі через відсутність гранул в їх цитоплазмі. Деякі лейкоцити стають макрофагами, які або залишаються на одному місці, або рухаються по кровотоку і збираються в місцях інфекції або запалення, де їх притягують хімічні сигнали від чужорідних частинок і пошкоджених клітин. Лімфоцити є первинними клітинами імунної системи і включають В-клітини, Т-клітини та природні клітини-кілери. В-клітини знищують бактерії і інактивують їх токсини. Вони також виробляють антитіла. Т-клітини атакують віруси, гриби, деякі бактерії, пересаджені клітини та ракові клітини. Т-клітини атакують віруси, виділяючи токсини, які вбивають віруси. Природні клітини-кілери атакують різноманітні інфекційні мікроби і певні пухлинні клітини.

Однією з причин того, що ВІЛ створює значні проблеми управління, є те, що вірус безпосередньо націлений на Т-клітини, отримуючи вхід через рецептор. Потрапивши всередину клітини, ВІЛ розмножується, використовуючи власну генетичну машину Т-клітини. Після реплікації вірусу ВІЛ він передається безпосередньо від зараженої Т-клітини до макрофагів. Наявність ВІЛ може залишатися невизнаним протягом тривалого періоду часу до розвитку повноцінних симптомів захворювання.

Тромбоцити і фактори згортання

Кров повинна згущуватися, щоб загоїти рани і запобігти надлишковій крововтраті. Дрібні фрагменти клітин, звані тромбоцитами (тромбоцити), притягуються до місця рани, де вони прилипають, розширюючи багато проекцій і випускаючи їх вміст. Цей вміст активує інші тромбоцити, а також взаємодіють з іншими факторами згортання, які перетворюють фібриноген, водорозчинний білок, присутній у сироватці крові, у фібрин (нерозчинний у воді білок), викликаючи згортання крові. Багато з факторів згортання вимагають вітаміну К для роботи, а дефіцит вітаміну К може призвести до проблем зі згортанням крові. Багато тромбоцитів сходяться і злипаються в місці рани, утворюючи тромбоцитарну пробку (яку також називають фібриновим згустком), як показано на малюнку 21.8b. Пробка або згусток триває протягом ряду днів і зупиняє втрату крові. Тромбоцити утворюються в результаті розпаду більших клітин, званих мегакаріоцитами, як показано на малюнку 21.8а. Для кожного мегакаріоцита утворюється 2000-3000 тромбоцитів з 150 000 до 400 000 тромбоцитів, присутніх в кожному кубічному міліметрі крові. Кожен тромбоцит має форму диска і діаметром 2-4 мкм. Вони містять багато дрібних бульбашок, але не містять ядра.

Малюнок 21.8. (а) Тромбоцити утворюються з великих клітин, званих мегакаріоцитами. Мегакаріоцит розпадається на тисячі фрагментів, які стають тромбоцитами. (б) Тромбоцити необхідні для згортання крові. Тромбоцити збираються в місці рани спільно з іншими факторами згортання, такими як фібриноген, утворюючи фібриновий згусток, який запобігає втраті крові і дозволяє рані загоїтися.

Плазма і сироватка

Рідкий компонент крові називається плазмою, і він відокремлюється віджиманням або центрифугуванням крові при великих обертаннях (3000 об/хв і вище). Клітини крові і тромбоцити поділяються відцентровими силами до дна пробірки для зразків. Верхній шар рідини, плазма, складається з 90 відсотків води разом з різними речовинами, необхідними для підтримки рН організму, осмотичного навантаження, а також для захисту організму. У плазмі також містяться фактори згортання і антитіла.

Плазмовий компонент крові без факторів згортання називається сироваткою. Сироватка схожа на інтерстиціальну рідину, в якій правильний склад ключових іонів, що діють як електроліти, необхідний для нормальної роботи м'язів і нервів. Інші компоненти в сироватці включають білки, які допомагають підтримувати рН і осмотичний баланс при додаванні в'язкості крові. Сироватка також містить антитіла, спеціалізовані білки, важливі для захисту від вірусів і бактерій. Ліпіди, включаючи холестерин, також транспортуються в сироватці крові разом з різними іншими речовинами, включаючи поживні речовини, гормони, метаболічні відходи, а також зовнішні речовини, такі як ліки, віруси та бактерії.

Сироватковий альбумін людини є найпоширенішим білком в плазмі крові людини і синтезується в печінці. Альбумін, який становить близько половини білка сироватки крові, транспортує гормони та жирні кислоти, буферує рН і підтримує осмотичний тиск. Імуноглобін - це білкове антитіло, що виробляється в слизовій оболонці і відіграє важливу роль в імунітеті, опосередкованому антитілами.

Типи крові, пов'язані з білками на поверхні червоних кров'яних тілець

Еритроцити покриті антигенами, виготовленими з гліколіпідів і глікопротеїнів. Склад цих молекул визначається генетикою, які еволюціонували з плином часу. У людини різні поверхневі антигени групуються в 24 різні групи крові з більш ніж 100 різними антигенами на кожному еритроциті. Дві найбільш відомі групи крові - АВО, показані на малюнку 21.9, і резус-системи. Поверхневі антигени групи крові АВО - це гліколіпіди, звані антигеном А та антигеном В. Люди з групою крові А мають антиген А, ті з групою крові B мають антиген B, ті, хто має групу крові AB, мають обидва антигени, а люди з групою крові O не мають жодного антигену. Антитіла, звані агглютіноугенами, знаходяться в плазмі крові і реагують з антигенами A або B, якщо вони змішані. Коли кров типу А і типу В поєднуються, відбувається аглютинація (згортання) крові через антитіл в плазмі, які зв'язуються з протилежним антигеном; це спричиняє згустки, які згортаються в нирці, викликаючи ниркову недостатність. Кров типу О не має ні A, ні B антигенів, а отже, кров типу O може здаватися всім групам крові. Негативна кров типу О є універсальним донором. Позитивна кров типу AB є універсальним акцептором, оскільки вона має як антиген А, так і В. Групи крові АВО були виявлені в 1900 і 1901 роках Карлом Ландштайнером у Віденському університеті.

Резус-група крові вперше була виявлена у резус-мавп. Більшість людей мають резус-антиген (Rh+) і не мають антитіл проти RH в крові. Мало хто, хто не має резус-антигену і Rh— може виробити анти-RH антитіла при впливі крові Rh+. Це може статися після переливання крові або після того, як у жінки є Rh+дитина. Перша експозиція зазвичай не викликає реакції; однак при другому впливі в крові накопичилося достатньо антитіл, щоб виробити реакцію, яка викликає аглютинацію та розпад еритроцитів. Укол може запобігти цій реакції.

Малюнок 21.9. Людські еритроцити можуть мати на своїй поверхні глікопротеїни типу А або В, обидва глікопротеїни комбіновані (AB), або ні (O). Глікопротеїни служать антигенами і можуть викликати імунну відповідь у людини, яка отримує переливання, що містить незнайомі антигени. Кров типу О, яка не має антигенів А або В, не викликає імунної відповіді при введенні людині будь-якої групи крові. Таким чином, О вважається універсальним донором. Особи з кров'ю типу АВ можуть приймати кров з будь-якої групи крові, а тип АВ вважається універсальним акцептором.

Грайте в гру для набору крові на веб-сайті Нобелівської премії, щоб зміцнити своє розуміння груп крові.

Резюме

До специфічних компонентів крові відносяться еритроцити, лейкоцити, тромбоцити, а також плазма, яка містить фактори згортання крові і сироватку крові. Кров важлива для регулювання рН організму, температури, осмотичного тиску, циркуляції поживних речовин і виведення відходів, розподілу гормонів з залоз внутрішньої секреції, усунення надлишкового тепла; вона також містить компоненти для згортання крові. Еритроцити - це спеціалізовані клітини, які містять гемоглобін і циркулюють по організму, доставляючи кисень клітинам. Лейкоцити беруть участь у імунній відповіді на виявлення та націлювання на вторгнення бактерій, вірусів та інших чужорідних організмів; вони також переробляють компоненти відходів, такі як старі еритроцити. Тромбоцити і фактори згортання крові викликають зміну розчинного білка фібриногену на нерозчинний білок фібрин в місці рани, що утворює пробку. Плазма складається з 90 відсотків води разом з різними речовинами, такими як фактори згортання і антитіла. Сироватка - це плазмовий компонент крові без факторів згортання.

Серце ссавців і кровоносні судини

До кінця цього розділу ви зможете:

• Опишіть будову серця і поясніть, чим серцевий м'яз відрізняється від інших м'язів
• Опишіть серцевий цикл
• Поясніть будову артерій, вен і капілярів, і як кров тече по тілу

Серце - складна м'яз, яка перекачує кров через три відділи кровоносної системи: коронарний (судини, які обслуговують серце), легеневий (серце і легені) і системний (системи організму), як показано на малюнку 21.10. Коронарний кровообіг, властивий серцю, бере кров безпосередньо з головної артерії (аорти), що йде від серця. Для легеневого і системного кровообігу серцю доводиться перекачувати кров до легенів або решти тіла відповідно. У хребетних легені відносно близько розташовані до серця в грудній порожнині. Більш коротка відстань до насоса означає, що м'язова стінка на правій стороні серця не така товста, як ліва сторона, яка повинна мати достатній тиск, щоб перекачувати кров аж до великого пальця ноги.

Малюнок 21.10. Кровоносна система ссавців ділиться на три контури: системний контур, легеневий контур і коронарний контур. Кров перекачується з вен системного контуру в праве передсердя серця, потім в правий шлуночок. Потім кров надходить в легеневий контур і насичується киснем легенів. З легеневого контуру кров знову надходить в серце через ліве передсердя. З лівого шлуночка кров знову надходить в системний контур через аорту і розподіляється по решті частини тіла. Коронарний контур, який забезпечує кров'ю серце, не показаний.

Яке з перерахованих нижче тверджень про кровоносну систему є помилковим?

1. Кров в легеневій вені дезоксигенується.
2. Кров в нижній порожнистій вені дезоксигенується.
3. Кров в легеневій артерії дезоксигенується.
4. Кров в аорті насичена киснем.

будова серця

Серцевий м'яз несиметрична в результаті дистанції кров повинна подорожувати в легеневому і системному контурах. Оскільки права частина серця направляє кров до легеневого контуру, вона менша, ніж ліва сторона, яка повинна направляти кров на все тіло в системному контурі, як показано на малюнку 21.11. У людини серце розміром приблизно зі стиснутий кулак; воно ділиться 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. Передсердя - це камери, в які надходить кров, а шлуночки - камери, які перекачують кров. Праве передсердя отримує дезоксигенізовану кров з верхньої порожнистої вени, яка виводить кров з яремної вени, що надходить з мозку, і з вен, що надходять з рук, а також з нижньої порожнистої вени, яка відводить кров з вен, що надходять з нижніх органів і ніг. Крім того, праве передсердя отримує кров з коронарного синуса, який відводить дезоксигенізовану кров з самого серця. Потім ця дезоксигенізована кров проходить до правого шлуночка через атріовентрикулярний клапан або тристулковий клапан, клапоть сполучної тканини, яка відкривається лише в одному напрямку, щоб запобігти зворотному потоку крові. Клапан, що розділяє камери з лівого боку серцевого клапана, називається біскуспідального або мітральним клапаном. Після його заповнення правий шлуночок перекачує кров по легеневих артеріях, минаючи півмісяцевий клапан (або легеневий клапан) в легені для повторної оксигенації. Після того як кров проходить через легеневі артерії, праві півмісяцеві клапани закриваються, перешкоджаючи перетіканню крові назад в правий шлуночок. Потім ліве передсердя отримує багату киснем кров з легенів через легеневі вени. Ця кров проходить через двостулковий клапан або мітральний клапан (атріовентрикулярний клапан з лівого боку серця) до лівого шлуночка, де кров викачується через аорту, головну артерію тіла, приймаючи насичену киснем кров до органів і м'язів тіла. Як тільки кров викачується з лівого шлуночка і в аорту, аортальний півмісяцевий клапан (або аортальний клапан) закривається, перешкоджаючи перетіканню крові назад в лівий шлуночок. Ця схема накачування називається подвійною циркуляцією і зустрічається у всіх ссавців.

Малюнок 21.11. (а) Серце в першу чергу складається з товстого м'язового шару, званого міокардом, оточеного мембранами. Односторонні клапани розділяють чотири камери. (б) Кровоносні судини коронарної системи, включаючи коронарні артерії та вени, підтримують серцеву мускулатуру киснем.

Яке з перерахованих нижче тверджень про серце є помилковим?

1. Мітральний клапан відокремлює лівий шлуночок від лівого передсердя.
2. Кров рухається через двостулковий клапан в ліве передсердя.
3. І аортальний, і легеневий клапани є напівмісячними клапанами.
4. Мітральний клапан - атріовентрикулярний клапан.

Серце складається з трьох шарів; епікард, міокард і ендокард, проілюстровані на малюнку 21.11. Внутрішня стінка серця має прокладку під назвою ендокард. Міокард складається з клітин серцевого м'яза, які складають середній шар і основну частину стінки серця. Зовнішній шар клітин називається епікардом, з якого другий шар являє собою мембранозну шарувату структуру, яка називається перикардом, який оточує і захищає серце; він дозволяє достатньо місця для енергійного перекачування, але також утримує серце на місці, щоб зменшити тертя між серцем та інших структур.

Серце має власні кровоносні судини, які постачають серцевий м'яз кров'ю. Коронарні артерії відгалужуються від аорти і оточують зовнішню поверхню серця подібно коронці. Вони розходяться в капіляри, де серцевий м'яз постачається киснем, перш ніж знову сходитися в коронарні вени, щоб повернути дезоксигенізовану кров назад в праве передсердя, де кров буде повторно оксигенізована через легеневий контур. Серцевий м'яз загине без стійкого постачання кров'ю. Атеросклероз - це закупорка артерії накопиченням жирових бляшок. Через розміри (вузькі) коронарних артерій і їх функції в обслуговуванні самого серця атеросклероз може бути смертельно небезпечним в цих артеріях. Уповільнення кровотоку та подальша депривація кисню, що виникає внаслідок атеросклерозу, викликає сильний біль, відомий як стенокардія, а повна закупорка артерій призведе до інфаркту міокарда: загибелі серцевої м'язової тканини, широко відомої як серцевий напад.

Серцевий цикл

Основним призначенням серця є перекачування крові через організм; він робить це в повторюваній послідовності, яка називається серцевим циклом. Серцевий цикл - це координація наповнення і спорожнення серця крові електричними сигналами, які змушують серцеві м'язи скорочуватися і розслаблятися. Серце людини б'ється понад 100 000 разів на добу. У кожному серцевому циклі серце скорочується (систола), виштовхуючи кров і перекачуючи її через організм; за цим слідує фаза розслаблення (діастола), де серце наповнюється кров'ю, як показано на малюнку 21.12. Передсердя скорочуються одночасно, змушуючи кров через атріовентрикулярні клапани в шлуночки. Закриття атріовентрикулярних клапанів видає односкладовий «колисковий» звук. Після короткої затримки шлуночки скорочуються одночасно, змушуючи кров через півмісячні клапани потрапляти в аорту і артерію, що транспортує кров до легенів (через легеневу артерію). Закриття напівмісячних клапанів видає односкладовий «дуп-» звук.

Малюнок 21.12. Під час (а) серцевої діастоли серцевий м'яз розслабляється і кров надходить в серце. Під час (б) передсердної систоли передсердя скорочуються, виштовхуючи кров в шлуночки. Під час (в) діастоли передсердь шлуночки скорочуються, виганяючи кров з серця.

Накачування серця - це функція клітин серцевого м'яза, або кардіоміоцитів, що входять до складу серцевого м'яза. Кардіоміоцити, показані на малюнку 21.13, є відмінними м'язовими клітинами, які поперечно-смугасті, як скелетні м'язи, але ритмічно і мимоволі накачуються як гладкі м'язи; вони з'єднані інтеркальованими дисками виключно для серцевого м'яза. Вони самостимулюються протягом певного періоду часу, і ізольовані кардіоміоцити будуть битися, якщо надати правильний баланс поживних речовин і електролітів.

Малюнок 21.13. Кардіоміоцити - це поперечно-смугасті м'язові клітини, що знаходяться в серцевій тканині. (кредит: модифікація роботи доктора С.Гірода, Антона Беккера; дані шкали від Метта Рассела)

Автономне биття клітин серцевого м'яза регулюється внутрішнім кардіостимулятором серця, який використовує електричні сигнали для часу биття серця. Електричні сигнали і механічні дії, проілюстровані на малюнку 21.14, тісно переплітаються між собою. Внутрішній кардіостимулятор починається у синоатріального (СА) вузла, який розташований біля стінки правого передсердя. Електричні заряди спонтанно імпульсують від вузла SA, змушуючи два передсердя скорочуватися в унісон. Пульс досягає другого вузла, званого атріовентрикулярним (AV) вузлом, між правим передсердям і правим шлуночком, де він робить паузу приблизно на 0,1 секунди, перш ніж поширюватися на стінки шлуночків. З АВ-вузла електричний імпульс надходить в пучок Гіса, потім в ліву і праву гілки пучка, що проходять через міжшлуночкову перегородку. Нарешті, волокна Пуркіньє проводять імпульс від верхівки серця вгору по міокарду шлуночків, а потім шлуночки скорочуються. Ця пауза дозволяє передсердь повністю спорожнятися в шлуночки до того, як шлуночки викачують кров. Електричні імпульси в серці виробляють електричні струми, які протікають через тіло і можуть бути виміряні на шкірі за допомогою електродів. Цю інформацію можна спостерігати як електрокардіограма (ЕКГ) —запис електричних імпульсів серцевого м'яза.

Малюнок 21.14. Биття серця регулюється електричним імпульсом, що викликає характерне зчитування ЕКГ. Сигнал ініціюється у синоатріального клапана. Потім сигнал (а) поширюється на передсердя, змушуючи їх скорочуватися. Сигнал (б) затримується в атріовентрикулярному вузлі до його передачі на (с) верхівку серця. Затримка дозволяє передсердям розслабитися до того, як (d) шлуночки скоротяться. Заключна частина циклу ЕКГ готує серце до наступного удару.

Відвідайте цей сайт, щоб побачити «кардіостимулятор» серця в дії.

Артерії, вени та капіляри

Кров від серця здійснюється по організму складною мережею кровоносних судин (рис. 21.15). Артерії забирають кров від серця. Основна артерія - аорта, яка розгалужується на основні артерії, які беруть кров до різних кінцівок і органів. Ці основні артерії включають сонну артерію, яка приймає кров до мозку, плечові артерії, які беруть кров до рук, і грудну артерію, яка приймає кров до грудної клітки, а потім в печінкові, ниркові та шлункові артерії для печінки, нирок та шлунка відповідно. Клубова артерія забирає кров до нижніх кінцівок. Основні артерії розходяться на незначні артерії, а потім більш дрібні судини, звані артеріолами, щоб глибше проникнути в м'язи і органи тіла.

Малюнок 21.15. Показані основні артерії і вени людини. (кредит: модифікація роботи Маріани Руїс Вільярреал)

Артеріоли розходяться в капілярні русла. Капілярні русла містять велику кількість (від 10 до 100) капілярів, які розгалужуються між клітинами і тканинами організму. Капіляри - це трубки вузького діаметру, які можуть вмістити еритроцити через один файл і є майданчиками для обміну поживними речовинами, відходами та киснем з тканинами на клітинному рівні. Рідина також перетинається в міжтканинний простір з капілярів. Капіляри знову сходяться в венули, які з'єднуються з незначними венами, які нарешті з'єднуються з основними венами, які беруть кров з високим вмістом вуглекислого газу назад до серця. Вени - це кровоносні судини, які повертають кров до серця. Основні вени відводять кров з тих же органів і кінцівок, які постачають магістральні артерії. Рідина також повертається до серця через лімфатичну систему.

Будова різних типів кровоносних судин відображає їх функцію або шари. Існують три чітких шару, або туніки, які утворюють стінки кровоносних судин (рис. 21.16). Перша туніка - це гладка внутрішня оболонка ендотеліальних клітин, які контактують з еритроцитами. Ендотеліальна туніка безперервна з ендокардом серця. У капілярах цей єдиний шар клітин є місцем дифузії кисню і вуглекислого газу між ендотеліальними клітинами і еритроцитами, а також місцем обміну за допомогою ендоцитозу і екзоцитозу. Рух матеріалів в місці капілярів регулюється звуженням судин, звуженням судин, розширенням судин, розширенням кровоносних судин; це важливо в загальній регуляції артеріального тиску.

Відня і артерії мають дві подальші туніки, які оточують ендотелій: середня туніка складається з гладкої мускулатури, а зовнішній шар - сполучна тканина (колагенові та еластичні волокна). Еластична сполучна тканина розтягується і підтримує кровоносні судини, а гладком'язовий шар допомагає регулювати кровотік, змінюючи судинний опір через звуження судин і розширення судин. Артерії мають більш товсту гладку мускулатуру і сполучну тканину, ніж вени, щоб вмістити більш високий тиск і швидкість свіжоперекачується крові. Жили тонше стінні, так як тиск і швидкість потоку набагато нижче. Крім того, вени структурно відрізняються від артерій тим, що вени мають клапани для запобігання зворотному потоку крові. Оскільки вени повинні працювати проти сили тяжіння, щоб повернути кров до серця, скорочення скелетних м'язів допомагає з потоком крові назад до серця.

Малюнок 21.16. Артерії і вени складаються з трьох шарів: зовнішньої туніки зовнішньої, середньої туніки і внутрішньої інтими туніки. Капіляри складаються з одного шару епітеліальних клітин, туніки інтими. (кредит: модифікація роботи NCI, NIH)

Резюме

Серцевий м'яз перекачує кров через три відділи кровоносної системи: коронарний, легеневий і системний. Є одне передсердя і один шлуночок з правого боку і одне передсердя і один шлуночок з лівого боку. Накачування серця - це функція кардіоміоцитів, характерних м'язових клітин, які поперечно-смугасті, як скелетні м'язи, але ритмічно і мимоволі накачують як гладку мускулатуру. Внутрішній кардіостимулятор починається у синоатріального вузла, який розташований біля стінки правого передсердя. Електричні заряди імпульсу від вузла SA змушують два передсердя скорочуватися в унісон; потім імпульс досягає атріовентрикулярного вузла між правим передсердям і правим шлуночком. Пауза в електричному сигналі дозволяє передсердь повністю спорожнятися в шлуночки до того, як шлуночки викачують кров. Кров від серця переноситься по організму складною мережею кровоносних судин; артерії забирають кров від серця, а вени повертають кров назад до серця.

Регулювання кровотоку та артеріального тиску

До кінця цього розділу ви зможете:

• Опишіть систему кровотоку по організму
• Опишіть, як регулюється артеріальний тиск

Артеріальний тиск (АТ) - це тиск, який чинить кров на стінки кровоносної судини, що допомагає проштовхувати кров по організму. Систолічний артеріальний тиск вимірює величину тиску, яке кров чинить на судини, поки серце б'ється. Оптимальне систолічний артеріальний тиск - 120 мм рт.ст. Діастолічний артеріальний тиск вимірює тиск в судинами між серцевими скороченнями. Оптимальний діастолічний артеріальний тиск - 80 мм рт.ст. Багато факторів можуть впливати на артеріальний тиск, такі як гормони, стрес, фізичні вправи, їжа, сидіння та стояння. Кровотік по тілу регулюється розмірами кровоносних судин, дією гладкої мускулатури, односторонніми клапанами, і тиском рідини самої крові.

Як кров тече по тілу

Кров проштовхується через організм під дією перекачувального серця. При кожному ритмічному насосі кров виштовхується під високим тиском і швидкістю подалі від серця, спочатку по головній артерії, аорті. В аорті кров рухається зі швидкістю 30 см/сек. У міру просування крові в артерії, артеріоли, і в кінцевому підсумку в капілярні русла швидкість руху різко сповільнюється приблизно до 0,026 см/сек, в тисячу разів повільніше швидкості руху в аорті. Хоча діаметр кожної окремої артеріоли та капіляра набагато вужчий, ніж діаметр аорти, і відповідно до закону безперервності рідина повинна швидше подорожувати через трубку більш вузького діаметра, швидкість насправді повільніша через загальний діаметр всіх комбінованих капілярів далеко більше діаметра окремої аорти.

Повільна швидкість руху через капілярні русла, які досягають майже кожної клітини організму, сприяє обміну газу та поживних речовин, а також сприяє дифузії рідини в міжтканинний простір. Після того, як кров пройшла через капілярні русла до венул, вен і, нарешті, до основних порожнистих вен, швидкість потоку знову збільшується, але все ще набагато повільніше початкової швидкості в аорті. Кров переважно рухається у венах ритмічним рухом гладкої мускулатури в стінці судини і під дією скелетної мускулатури в міру руху тіла. Оскільки більшість вен повинні рухатися кров проти тяги тяжіння, кров запобігає перетіканню назад у венах за допомогою односторонніх клапанів. Оскільки скорочення скелетних м'язів сприяє венозному кровотоку, важливо часто вставати і рухатися після тривалих періодів сидіння, щоб кров не накопичувалася в кінцівках.

Кровотік через капілярні русла регулюється в залежності від потреб організму і направляється нервовими і гормональними сигналами. Наприклад, після великої трапези велика частина крові відводиться в шлунок шляхом розширення судин травної системи і звуження судин інших судин. Під час фізичних вправ кров відводиться до скелетних м'язів через розширення судин, тоді як кров до травної системи зменшується через звуження судин. Кров, що надходить в деякі капілярні русла, контролюється дрібними м'язами, званими прекапілярними сфінктерами, проілюстровані на малюнку 21.17. Якщо сфінктери відкриті, кров буде надходити в супутні гілки капілярної крові. Якщо всі сфінктери закриті, то кров буде надходити безпосередньо з артеріоли в венулу по прохідному каналу (див. Рис. Ці м'язи дозволяють організму точно контролювати, коли капілярні ліжка отримують кровотік. У будь-який момент лише близько 5-10% наших капілярних ліжок насправді мають кров, що протікає через них.

Малюнок 21.17. (а) Прекапілярні сфінктери - це кільця гладкої мускулатури, які регулюють потік крові через капіляри; вони допомагають контролювати місце кровотоку туди, де це необхідно. (б) Клапани у венах перешкоджають руху крові назад. (Кредит а: модифікація роботи NCI)

Варикозне розширення вен - це вени, які збільшуються, оскільки клапани більше не закриваються належним чином, дозволяючи крові текти назад. Варикозне розширення вен найчастіше виділяється на ногах. Як ви думаєте, чому це так?

Відвідайте цей сайт, щоб побачити кровотік кровоносної системи.

Білки та інші великі розчинні речовини не можуть покинути капіляри. Втрата водянистої плазми створює гіперосмотичний розчин всередині капілярів, особливо поблизу венул. Це призводить до того, що близько 85% плазми, яка залишає капіляри, в кінцевому підсумку дифундує назад в капіляри поблизу венул. Решта 15% плазми крові стікають з інтерстиціальної рідини в прилеглі лімфатичні судини (рис. 21.18). Рідина в лімфі схожа за складом з інтерстиціальної рідиною. Лімфатична рідина проходить через лімфатичні вузли, перш ніж вона повертається до серця через порожнисту вену. Лімфатичні вузли - це спеціалізовані органи, які фільтрують лімфу шляхом просочування через лабіринт сполучної тканини, наповненої лейкоцитами. Лейкоцити видаляють інфекційні агенти, такі як бактерії та віруси, щоб очистити лімфу, перш ніж вона повернеться в кров. Після її очищення лімфа повертається до серця під дією гладкої мускулатури накачування, дії скелетних м'язів і односторонніх клапанів, що приєднуються повертається кров поблизу стику порожнистих вен, що надходять в праве передсердя серця.

Малюнок 21.18. Рідина з капілярів переміщається в інтерстиціальний простір і лімфатичні капіляри шляхом дифузії вниз по градієнту тиску, а також шляхом осмосу. З 7200 літрів рідини, що перекачується середнім серцем за добу, фільтрується понад 1500 літрів. (кредит: модифікація роботи NCI, NIH)

Різноманітність хребетних в кровообігу

Циркуляція крові розвивалася по-різному у хребетних і може показувати різницю у різних тварин для необхідної кількості тиску, розташування органів та судин та розміру органу. Тварини з довгою шиєю та ті, що живуть у холодному середовищі, мають чіткі пристосування артеріального тиску.

Довгошийним тваринам, таким як жирафи, потрібно перекачувати кров вгору від серця проти сили тяжіння. Артеріальний тиск, необхідний від накачування лівого шлуночка, був би еквівалентний 250 мм рт.ст. (мм рт.ст. = міліметри ртутного стовпа, одиниця тиску), щоб досягти висоти голови жирафа, яка на 2,5 метра вище серця. Однак, якби стримувань і противаг не було на місці, цей кров'яний тиск пошкодив би мозок жирафа, особливо якщо він нахилявся до пиття. До таких стримувань і противаг відносяться клапани і механізми зворотного зв'язку, що знижують швидкість серцевого викиду. Довгошийним динозаврам, таким як зауроподи, доводилося перекачувати кров ще вище, до десяти метрів над серцем. Це вимагало б артеріального тиску понад 600 мм рт.ст., що могло бути досягнуто лише величезним серцем. Доказів такого величезного серця не існує, і механізми зниження артеріального тиску, необхідні, включають уповільнення метаболізму, оскільки ці тварини зростали більше. Цілком ймовірно, що вони не регулярно харчувалися верхівками дерев, а паслися на землі.

Живучи в холодній воді, китам необхідно підтримувати температуру в крові. Це досягається тим, що вени та артерії знаходяться близько один до одного, так що може відбуватися теплообмін. Цей механізм називається протитечівним теплообмінником. Кровоносні судини і все тіло також захищені товстими шарами бульббера, щоб запобігти втраті тепла. У наземних тварин, які живуть в холодних умовах, густе хутро і сплячка використовуються для збереження тепла і уповільнення обміну речовин.

артеріальний тиск

Тиск кровотоку в організмі виробляється гідростатичним тиском рідини (крові) об стінки кровоносних судин. Рідина буде переміщатися з областей високого до низького гідростатичного тиску. В артеріях гідростатичний тиск біля серця дуже високий і кров надходить до артеріол, де швидкість течії сповільнюється вузькими отворами артеріол. Під час систоли, коли в артерії надходить нова кров, стінки артерій розтягуються, щоб вмістити підвищення тиску зайвої крові; під час діастоли стінки повертаються в норму через своїх еластичних властивостей. Артеріальний тиск фази систоли і фази діастоли, графічні на малюнку 21.19, дає два показання тиску для артеріального тиску. Наприклад, 120/80 вказує на показання 120 мм рт.ст. під час систоли і 80 мм рт.ст. під час діастоли. Протягом усього серцевого циклу кров продовжує спорожнятися в артеріоли з відносно рівною швидкістю. Такий опір кровотоку називається периферичним опором.

Малюнок 21.19. Артеріальний тиск пов'язаний зі швидкістю крові в артеріях і артеріолах. У капілярах і венах артеріальний тиск продовжує знижуватися, але швидкість збільшується.

Регулювання артеріального тиску

Серцевий викид - це обсяг крові, що перекачується серцем за одну хвилину. Він розраховується шляхом множення кількості скорочень серця, що відбуваються в хвилину (ЧСС) на ударний об'єм (обсяг крові, що перекачується в аорту за скорочення лівого шлуночка). Тому серцевий викид може бути збільшений за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень, як при фізичних навантаженнях. Однак серцевий викид також може бути збільшений за рахунок збільшення ударного об'єму, наприклад, якщо серце скорочується з більшою силою. Обсяг удару також можна збільшити за рахунок прискорення кровообігу по тілу, щоб більше крові надходило в серце між скороченнями. Під час важких навантажень кровоносні судини розслабляються і збільшуються в діаметрі, компенсуючи почастішання серцебиття і забезпечуючи адекватне потрапляння киснем крові до м'язів. Стрес запускає зменшення діаметра кровоносних судин, отже, підвищення артеріального тиску. Ці зміни також можуть бути викликані нервовими сигналами або гормонами, і навіть стояння або лежачи може мати великий вплив на артеріальний тиск.

Резюме

Кров переважно рухається по тілу ритмічним рухом гладкої мускулатури в стінці судини і під дією скелетної мускулатури в міру руху тіла. Кров перешкоджають перетіканню назад по венах односторонніми клапанами. Потік крові через капілярні русла контролюється прекапілярними сфінктерами для збільшення та зменшення потоку залежно від потреб організму і направляється нервовими та гормональними сигналами. Лімфатичні судини беруть рідину, яка просочилася з крові в лімфатичні вузли, де вона очищається перед поверненням до серця. Під час систоли кров надходить в артерії, а стінки артерій розтягуються, щоб вмістити зайву кров. Під час діастоли стінки артерії повертаються в норму. Артеріальний тиск фази систоли і фази діастоли дає два показання тиску для артеріального тиску.

Ліцензія

Глава 21. Система кровообігу Чарльза Молнара та Джейн Гейр ліцензується на умовах Ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 Міжнародна, якщо не зазначено інше.