Круги кровообращения у человека: эволюция, строение и работа большого и малого, дополнительные, особенности. Круги кровообращения в организме человека. Характеристика, различия, особенности функционирования Как изменяется состав крови большого круга крово

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?

Достаточно ясные образы из сна производят неизгладимое впечатление на проснувшегося человека. Если через какое-то время события во сне воплощаются наяву, то люди убеждаются в том, что данный сон был вещим. Вещие сны отличаются от обычных тем, что они, за редким исключением, имеют прямое значение. Вещий сон всегда яркий, запоминающийся...

.

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

Ток крови в организме	Большой круг кровообращения	Малый круг кровообращения
В каком отделе сердца начинается круг?	В левом желудочке	В правом желудочке
В каком отделе сердца заканчивается круг?	В правом предсердии	В левом предсердии
Где происходит газообмен?	В капиллярах, находящихся в органах грудной и брюшной полостей, головном мозге, верхних и нижних конечностях	В капиллярах, находящихся в альвеолах легких
Какая кровь движется по артериям?	Артериальная	Венозная
Какая кровь движется по венам?	Венозная	Артериальная
Время движения крови по кругу
Функция круга	Снабжение органов и тканей кислородом и перенос углекислого газа	Насыщение крови кислородом и удаление из организма углекислого газа

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.

Круги кровообращения Вопросы для сравнения Большой круг Малый круг Где начинается?В левом желудочкеВ правом желудочке Где заканчивается?В правом предсердииВ левом предсердии Как называются кровеносные сосуды, относящиеся к этому кругу? Аорта, артерии, капилляры, верхняя полая и нижняя полая вены Легочные артерии, капилляры, легочные вены Где проходят капилляры? В тканяхВ альвеолах Как изменяется состав крови? Артериальная кровь становится венозной Венозная кровь становится артериальной

Таблица к лабораторной работе «Изменения в тканях при перетяжках» Ход опыта Выполнение опыта 1. Накрутите на палец резину. Обратите внимание на изменение цвета пальца. Цвет пальца меняется 2. Почему палец делается сначала красным, потом фиолетовым? Затрудняется отток крови по венам и лимфы по лимфатическим сосудам; расширение кровеносных капилляров и вен приводит к покраснению, а затем и к посинению пальца. 3. Почему палец становится белым?Из-за выхода плазмы крови в межклеточные промежутки. 4. Почему ощущаются признаки кислородной недостаточности? Как они проявляются? Клетки сдавлены. Проявляются как «ползание мурашек», покалывание. 5. Почему нарушена чувствительность?Нарушена работа рецепторов. 6. Почему ткани пальца уплотнены?Тканевая жидкость накапливается, сдавливая клетки. 7. Снимите перетяжку и помассируйте палец по направлению к сердцу. Что достигается этим приемом? Восстанавливает отток крови по венам и лимфы по лимфатическим сосудам.

Домашнее задание а) Выполнил все задания без ошибок – творческое задание б) Выполнил все задания, но с ошибками - § 21, все задания из рабочей тетради Творческое задание: 1). Объясните, почему при замкнутой системе необходима промежуточная среда – тканевая жидкость. 2). Опытным путем докажите, что по большому кругу кровообращения к органам идет артериальная кровь, а возвращается от органов к сердцу венозная

Лекция № 9. Большой и малый круги кровообращения. Гемодинамика

Анатомо-физиологические особенности сосудистой системы

Сосудистая система человека замкнута и состоит из двух кругов кровообращения – большого и малого.

Стенки сосудов эластичны. В наибольшей степени это свойство присуще артериям.

Сосудистая система отличается сильной разветвлѐнностью.

Разнообразие диаметров сосудов (диаметр аорты – 20 – 25 мм, капилляров – 5 – 10 мкм) (Слайд 2 ).

Функциональная классификация сосудов Выделяют 5 групп сосудов (Слайд 3 ):

Магистральные (амортизирующие) сосуды – аорта и легочная артерия.

Эти сосуды обладают высокой эластичностью. Во время систолы желудочков магистральные сосуды растягиваются за счѐт энергии выбрасываемой крови, а во время диастолы – восстанавливают свою форму, проталкивая кровь дальше. Таким образом, они сглаживают (амортизируют) пульсацию кровотока, а также обеспечивают кровоток в диастолу. Другими словами, за счѐт этих сосудов пульсирующий кровоток становится непрерывным.

Резистивные сосуды (сосуды сопротивления) – артериолы и мелкие артерии, которые могут изменять свой просвет и вносят существенный вклад в сосудистое сопротивление.

Обменные сосуды (капилляры) – обеспечивают обмен газами и веществами между кровью и тканевой жидкостью.

Шунтирующие (артериовенозные анастомозы) – соединяют артериолы

с венулами напрямую, по ним кровь движется, не проходя через капилляры.

Емкостные (вены) – обладают высокой растяжимостью, благодаря чему они способны накапливать кровь, выполняя функцию кровяного депо.

Схема кровообращения: большой и малый круги кровообращения

У человека движение крови осуществляется по двум кругам кровообращения: большому (системному) и малому (лѐгочному).

Большой (системный) круг начинается в левом желудочке, откуда артериальная кровь выбрасывается в самый крупный сосуд тела – аорту. От аорты отходят артерии, которые разносят кровь по всему организму. Артерии разветвляются на артериолы, которые, в свою очередь разветвляются на капилляры. Капилляры собираются в венулы, по которым течѐт венозная кровь, венулы сливаются в вены. Две самые крупные вены (верхняя и нижняя полые) впадают в правое предсердие.

Малый (легочный) круг начинается в правом желудочке, откуда венозная кровь выбрасывается в лѐгочную артерию (лѐгочный ствол). Как и в большом круге, лѐгочная артерия делится на артерии, затем на артериолы,

которые разветвляются на капилляры. В лѐгочных капиллярах венозная кровь обогащается кислородом и становится артериальной. Капилляры собираются в венулы, затем в вены. Четыре лѐгочные вены впадают в левое предсердие (Слайд 4 ).

Следует понимать, что сосуды делятся на артерии и вены не по протекающей по ним крови (артериальная и венозная), а по направлению еѐ движения (от сердца или к сердцу).

Строение сосудов

Стенка кровеносного сосуда состоит из нескольких слоев: внутреннего , выстланного эндотелием,среднего , образованного гладкомышечными клетками и эластическими волокнами, инаружного , представленного рыхлой соединительной тканью.

Кровеносные сосуды, направляющиеся к сердцу, принято называть венами , а отходящие от сердца -артериями , независимо от состава крови, которая по ним протекает. Артерии и вены отличаются особенностями внешнего и внутреннего строения(Слайды 6, 7)

Строение стенок артерий. Виды артерий. Различают следующие типы строения артерий: эластический(относятся аорта, плечеголовной ствол, подключичная, общая и внутренняя сонная артерии, общая подвздошная артерия), эластическо-мышечный, мышечно-эластический (артерии верхних и нижних конечностей, экстраорганные артерии) и мышечный(внутриорганные артерии, артериолы и венулы).

Структура стенки вен имеет ряд особенностей по сравнению с артериями. Вены имеют больший диаметр, чем одноимѐнные артерии. Стенка вен тонкая, легко спадается, в ней слабо развитый эластический компонент, слабее развитые гладкомышечные элементы в средней оболочке, при этом наружная оболочка хорошо выражена. Вены, расположенные ниже уровня сердца, имеют клапаны.

Внутренняя оболочка вен состоит из эндотелия и подэндотелиального слоя. Внутренняя эластическая мембрана слабо выражена.Средняя оболочка вен представлена гладкими мышечными клетками, которые не образуют сплошного слоя, как в артериях, а располагаются в виде обособленных пучков.

Эластических волокон мало. Наружная адвентициальная оболочка

представляет собой наиболее толстый слой стенки вены. Она содержит коллагеновые и эластические волокна, сосуды, питающие вену, и нервные элементы.

Основные магистральные артерии и вены Артерии. Аорта (Слайд 9) выходит из левого желудочка и проходит

в задней части тела вдоль позвоночного столба. Часть аорты, которая выходит непосредственно из сердца и направляющаяся вверх, называется

восходящей. От неѐ отходят праваяи левая венечные артерии,

кровоснабжающие сердце.

Восходящая часть, изгибаясь влево, переходит вдугу аорты, которая

перекидывается через левый главный бронх и продолжается в нисходящую часть аорты. От выпуклой стороны дуги аорты отходят три крупных сосуда. Справа находится плечеголовной ствол, слева – левая общая сонная и левая подключичная артерии.

Плечеголовной ствол отходит от дуги аорты вверх и вправо, он делится на правые общую сонную и подключичную артерии.Левая общая сонная илевая подключичная артерии отходят непосредственно от дуги аорты левее плечеголовного ствола.

Нисходящую часть аорты (Слайды 10, 11) подразделяют на две части: грудную и брюшную. Грудная часть аортырасположена на позвоночнике, слева от срединной линии. Из грудной полости аорта переходит в брюшную аорту,пройдя через аортальные отверстие диафрагмы. У места своего деления на две общие подвздошные артериина уровне IV поясничного позвонка (бифуркация аорты).

Брюшная часть аорты кровоснабжает внутренности, расположенные в брюшной полости, а также стенки живота.

Артерии головы и шеи . Общая сонная артерияделится на наружную

сонную артерию, разветвляющуюся вне полости черепа, и внутреннюю сонную артерию, проходящую через сонный канал внутрь черепа и кровоснабжающую головной мозг(Слайд 12) .

Подключичная артерия слева отходит непосредственно от дуги аорты,справа - от плечеголовного ствола, затем с обеих сторон она направляется к подмышечной впадине, где переходит в подмышечную артерию.

Подмышечная артерия на уровне нижнего края большой грудной мышцы продолжается в плечевую артерию(Слайд 13) .

Плечевая артерия (Слайд 14) располагается на внутренней стороне плеча. В локтевой ямке плечевая артерия делится налучевую илоктевую артерии.

Лучевая илоктевая артерии своими ветвями кровоснабжают кожу, мышцы, кости и суставы. Переходя на кисть, лучевая и локтевая артерии соединяются между собой и образуютповерхностную иглубокую ладонные артериальные дуги (Слайд 15) . От ладонных дуг отходят артерии к кисти и пальцам.

Брюшная ч асть аорты и ее ветви. (Слайд 16) Брюшная часть аорты

располагается на позвоночнике. От неѐ отходят пристеночные и внутренностные ветви. Пристеночными ветвями являются идущие вверх к диафрагме две

нижние диафрагмальные артерии и пять пар поясничных артерий,

кровоснабжающих стенки живота.

Внутренностные ветви брюшной аорты подразделяют нанепарные ипарные артерии. К непарным внутренностным ветвям брюшной части аорты принадлежат чревный ствол, верхняя брыжеечная артерия и нижняя брыжеечная артерия. Парными внутренностными ветвями являются средние надпочечниковые, почечные, яичковые (яичниковые) артерии.

Артерии таза. Конечными ветвями брюшной части аорты являются правая и левая общие подвздошные артерии. Каждая общая подвздошная

артерия, в свою очередь, разделяется на внутреннюю и наружную. Ветви внутренней подвздошной артерии кровоснабжают органы и ткани малого таза.Наружная подвздошная артерия на уровне паховой складки переходит в бедренную артерию, которая проходит вниз по передневнутренней поверхности бедра, а затем входит в подколенную ямку, продолжаясь вподколенную артерию.

Подколенная артерия на уровне нижнего края подколенной мышцы делится на переднюю и заднюю большеберцовые артерии.

Передняя большеберцовая артерия формирует дугообразную, от которой отходят ветви к плюсне и пальцам.

Вены. От всех органов и тканей тела человека кровь оттекает в два крупных сосуда -верхнюю инижнюю полые вены (Слайд 19) , которые впадают в правое предсердие.

Верхняя полая вена располагается в верхнем отделе грудной полости. Она образуется при слиянииправой илевой плечеголовных вен. Верхняя полая вена собирает кровь из стенок и органов грудной полости, головы, шеи, верхних конечностей. От головы кровь оттекает по наружной и внутренней яремным венам(Слайд 20) .

Наружная яремная вена собирает кровь из затылочной и позадиушной областей и впадает в конечный отдел подключичной, или внутренней яремной, вены.

Внутренняя яремная вена выходит из полости черепа через яремное отверстие. По внутренней яремной вене кровь оттекает от головного мозга.

Вены верхней конечности. На верхней конечности различают глубокие и поверхностные вены, они переплетаются (анастомозируют) между собой. Вглубоких венах имеются клапаны. Эти вены собирают кровь от костей, суставов, мышц, они прилежат к одноименным артериям обычно по две. На плече обе глубокиеплечевые вены сливаются и впадают в непарнуюподмышечную вену.Поверхностные вены верхней конечности на кисти образуют сеть.Подмышечная вена, располагающаяся рядом с подмышечной артерией, на уровне первого ребра переходит вподключичную вену, которая впадает во внутреннюю яремную.

Вены груди. Отток крови от грудных стенок и органов грудной полости происходит по непарной и полунепарной венам, а также по органным венам. Все они впадают в плечеголовные вены и в верхнюю полую вену(Слайд 21) .

Нижняя полая вена (Слайд 22) – самая крупная вена тела человека, она образуется при слиянии правой и левой общих подвздошных вен. Нижняя полая вена впадает в правое предсердие, она собирает кровь из вен нижних конечностей, стенок и внутренних органов таза и живота.

Вены живота. Притоки нижней полой вены в брюшной полости в большинстве своем соответствуют парным ветвям брюшной части аорты. Среди притоков различаютпристеночные вены (поясничные и нижние диафрагмальные) ивнутренностные (печеночные, почечные, правые

надпочечниковая, яичковая у мужчин и яичниковая у женщин; левые вены этих органов впадают в левую почечную вену).

Воротная вена собирает кровь от печени, селезѐнки, тонкой и толстой кишки.

Вены таза. В полости таза располагаются притоки нижней полой вены

Правая и левая общие подвздошные вены, а также впадающие в каждую из них внутренняя и наружная подвздошная вены. Внутренняя подвздошная вена собирает кровь от органов малого таза. Наружная – является прямым продолжением бедренной вены , принимающей кровь из всех вен нижней конечности.

По поверхностным венам нижней конечности оттекает кровь от кожи и подлежащих тканей. Поверхностные вены берут начало на подошве и на тыле стопы.

Глубокие вены нижней конечности попарно прилежат к одноименным артериям, по ним оттекает кровь от глубоких органов и тканей - костей, суставов, мышц. Глубокие вены подошвы и тыла стопы продолжаются на голень и переходят в передние изадние большеберцовые вены, прилежащие к одноименным артериям. Большеберцовые вены, сливаясь, образуют непарнуюподколенную вену, в которую впадают вены колена (коленного сустава). Подколенная вена продолжается в бедренную(Слайд 23) .

Факторы, обеспечивающие постоянство кровотока

Движение крови по сосудам обеспечивается рядом факторов, которые условно делятся на основные ивспомогательные .

К основным факторам относятся:

работа сердца, за счѐт которой создаѐтся разница давлений между артериальной и венозной системами (Слайд 25) .

эластичность амортизирующих сосудов.

Вспомогательные факторы в основном способствуют движению крови

в венозной системе, где давление низкое.

«Мышечный насос». Сокращение скелетных мышц проталкивает кровь по венам, а клапаны, которые расположены в венах, препятствуют движению крови по направлению от сердца (Слайд 26) .

Присасывающее действие грудной клетки. Во время вдоха давление в грудной полости снижается, полые вены расширяются, и кровь засасывается

в них. В связи с этим на вдохе увеличивается венозный возврат, то есть объѐм крови, поступающей в предсердия (Слайд 27) .

Присасывающее действие сердца. Во время систолы желудочков атриовентрикулярная перегородка смещается к верхушке, вследствие чего в предсердиях возникает отрицательное давление, способствующее поступлению в них крови (Слайд 28) .

Напор крови сзади – последующая порция крови проталкивает предыдущую.

Объемная и линейная скорость кровотока и факторы на них влияющие

Кровеносные сосуды представляют собой систему трубок, и движение крови по сосудам подчиняется законам гидродинамики (науки, описывающей движение жидкости по трубам). Согласно этим законам, движение жидкости определяется двумя силами: разностью давлений в начале и в конце трубки, и сопротивлением, которое испытывает текущая жидкость. Первая из этих сил способствует течению жидкости, вторая – препятствует ему. В сосудистой системе эту зависимость можно представить в виде уравнения (закон Пуазейля ):

Q = P/R;

где Q – объѐмная скорость кровотока , то есть объѐм крови,

протекающий через поперечное сечение в единицу времени, P – величина среднего давления в аорте (давление в полых венах близко к нулю), R –

величина сосудистого сопротивления.

Для вычисления суммарного сопротивления последовательно расположенных сосудов (например, от аорты отходит плечеголовной ствол, от него – общая сонная артерия, от неѐ – наружная сонная артерия и т. д.) сопротивления каждого из сосудов складываются:

R = R1 + R2 + … + Rn ;

Для расчѐта суммарного сопротивления параллельных сосудов (например, от аорты отходят межрѐберные артерии), складываются величины, обратные сопротивлениям каждого из сосудов:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn ;

Сопротивление зависит от длины сосудов, просвета (радиуса) сосуда, вязкости крови и рассчитывается по формуле Гагена-Пуазейля :

R= 8Lη/π r4 ;

где L –длина трубки, η – вязкость жидкости (крови), π – отношение окружности к диаметру, r – радиус трубки (сосуда). Таким образом, объѐмную скорость кровотока можно представить как:

Q = ΔP π r4 / 8Lη;

Объѐмная скорость кровотока одинакова на всем протяжении сосудистого русла, поскольку приток крови к сердцу равен по объему оттоку от сердца. Другими словами количество крови, протекающей в единицу

времени через большой и малый круги кровообращения, через артерии, вены и капилляры одинаково .

Линейная скорость кровотока – путь, который проходит частица крови в единицу времени. Эта величина различна в разных отделах сосудистой системы. Объѐмная (Q) и линейная (v) скорости кровотока соотносятся через

площадь поперечного сечения (S):

v=Q/S;

Чем больше площадь сечения, через которое проходит жидкость, тем линейная скоростьменьше (Слайд 30 ). Поэтому по мере расширения просвета сосудов линейная скорость кровотока замедляется. Самым узким местом сосудистого русла является аорта, наибольшее расширение сосудистого русла отмечается в капиллярах (их суммарный просвет в 500 – 600 раз больше, чем в аорте). Скорость движения крови в аорте равна 0,3 – 0,5 м/с, в капиллярах – 0,3 – 0,5 мм/с, в венах – 0,06 – 0,14 м/с, полых венах –

0,15 – 0,25 м/с (Слайд 31 ).

Характеристика движущегося потока крови (ламинарный и турбулентный)

Ламинарный (слоистый) ток жидкости в физиологических условиях наблюдается почти во всех отделах кровеносной системы. При таком типе течения все частицы движутся параллельно – вдоль оси сосуда. Скорость движения разных слоѐв жидкости неодинакова и определяется трением – слой крови, расположенный в непосредственной близости от сосудистой стенки движется с минимальной скоростью, поскольку трение максимально. Следующий слой движется быстрее, и в центре сосуда скорость движения жидкости максимальна. Как правило, по периферии сосуда располагается слой плазмы, скорость которого ограничивается сосудистой стенкой, а по оси с большей скоростью движется слой эритроцитов.

Ламинарное течение жидкости не сопровождается звуками, поэтому если приложить фонендоскоп к поверхностно расположенному сосуду, шумов слышно не будет.

Турбулентный ток возникает в местах сужения сосудов (например, если сосуд сдавлен извне или на его стенке находится атеросклеротическая бляшка). Для этого типа течения характерно наличие завихрений, перемешивание слоев. Частицы жидкости перемещаются не только параллельно, но и перпендикулярно. Для обеспечения турбулентного тока жидкости по сравнению с ламинарным требуется больше энергии. Турбулентный ток крови сопровождается звуковыми явлениями (Слайд 32 ).

Время полного кругооборота крови. Кровяное депо

Время кругооборота крови – это то время, которое необходимо для того, чтобы частица крови прошла большой и малый круги кровообращения. Время кругооборота крови у человека в среднем равно 27 сердечным циклам, то есть при частоте 75 – 80 уд/мин оно составляет 20 – 25 секунд. Из этого времени 1/5 (5 секунд) приходится на малый круг кровообращения, 4/5 (20 секунд) – на большой круг.

Распределение крови. Кровяные депо. У взрослого человека 84% крови содержится в большом круге, ~9% – в малом и 7% – в сердце. В артериях большого круга находится 14% объѐма крови, в капиллярах – 6% и в венах –

В состоянии покоя человека до 45 – 50% всей массы крови, имеющейся

в организме, находится в кровяных депо: селезенке, печени, подкожном сосудистом сплетении и легких

Кровяное давление. Артериальное давление: максимальное, минимальное, пульсовое, среднее

Движущаяся кровь оказывает давление на стенку сосудов. Это давление называют кровяным. Различают артериальное, венозное, капиллярное и внутрисердечное давление.

Артериальное давление (АД) – это давление, которое оказывает кровь на стенки артерий.

Выделяют систолическое и диастолическое давление.

Систолическое (САД) – максимальное давление в момент выталкивания сердцем крови в сосуды, в норме обычно составляет 120 мм рт. ст.

Диастолическое (ДАД) – минимальное давление в момент открытия аортального клапана, составляет около 80 мм рт. ст.

Разница между систолическим и диастолическим давлением называется пульсовым давлением (ПД ), оно равно 120 – 80 = 40 мм рт. ст.Среднее АД (АДср) – такое давление, которое было бы в сосудах без пульсации кровотока. Другими словами, это среднее давление за весь сердечный цикл.

АДср = САД+2ДАД/3;

АД ср = САД+1/3ПД;

(Слайд 34) .

Во время физической нагрузки систолическое давление может увеличиваться до 200 мм рт. ст.

Факторы, влияющие на артериальное давление

Величина кровяного давления зависит от сердечного выброса исопротивления сосудов , которое, в свою очередь, определяется

эластическими свойствами сосудов и их просветом. Также на величину АД влияют объѐм циркулирующей кровии ее вязкость(при повышении вязкости растѐт сопротивление).

По мере удаления от сердца давление падает, поскольку энергия, создающая давление, расходуется на преодоление сопротивления. Давление в мелких артериях составляет 90 – 95 мм рт. ст., в мельчайших артериях – 70 – 80 мм рт. ст., в артериолах – 35 – 70 мм рт. ст.

В посткапиллярных венулах давление равно 15 – 20 мм рт. ст., в мелких венах – 12 – 15 мм рт. ст., в крупных – 5 – 9 мм рт. ст. и в полых – 1 – 3 мм рт. ст.

Измерение кровяного давления

Артериальное давление можно измерить двумя методами – прямым и непрямым.

Прямой метод (кровавый) (Слайд 35 ) – в артерию вводят стеклянную канюлю и соединяют еѐ резиновой трубочкой с манометром. Этот метод используется в экспериментах или при операциях на сердце.

Непрямой (косвенный) метод. (Слайд 36 ). Вокруг плеча сидящего пациента фиксируется манжетка, к которой крепятся две трубки. Одна из трубок соединяется с резиновой грушей, другая – с манометром.

Затем в область локтевой ямки на проекцию локтевой артерии устанавливают фонендоскоп.

В манжетку нагнетают воздух до давления, заведомо превышающего систолическое, при этом просвет плечевой артерии перекрывается, и кровоток в ней прекращается. В этот момент пульс на локтевой артерии не определяется, звуки отсутствуют.

После этого воздух из манжетки постепенно выпускают, и давление в ней снижается. В момент, когда давление станет чуть ниже систолического, кровоток в плечевой артерии возобновляется. Однако просвет артерии сужен, и ток крови в ней турбулентный. Поскольку турбулентное движение жидкости сопровождается звуковыми явлениями, появляется звук – сосудистый тон. Таким образом, давление в манжетке, при котором появляются первые сосудистые тоны, соответствует максимальному, или систолическому , давлению.

Тоны слышны до тех пор, пока просвет сосуда остаѐтся суженным. В момент, когда давление в манжетке снижается до диастолического, просвет сосуда восстанавливается, ток крови становится ламинарным, и тоны исчезают. Таким образом, момент исчезновения тонов соответствует диастолическому (минимальному) давлению.

Микроциркуляция

Микроциркуляторное русло. К сосудам микроциркуляторного русла относятсяартериолы ,капилляры ,венулы иартериловенулярные анастомозы

(Слайд 39).

Артериолы – это артерии самого мелкого калибра (диаметром 50 – 100 мкм). Их внутренняя оболочка выстлана эндотелием, средняя оболочка представлена одним – двумя слоями мышечных клеток, а наружная состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани.

Венулы представляют вены очень мелкого калибра, их средняя оболочка состоит из одного – двух слоѐв мышечных клеток.

Артериоло-венулярные анастомозы – это сосуды, которые несут кровь в обход капилляров, то есть непосредственно из артериол в венулы.

Кровеносные капилляры – наиболее многочисленные и самые тонкие сосуды. В большинстве случаев капилляры формируют сеть, однако они могут образовывать петли (в сосочках кожи, ворсинках кишки и др.), а также клубочки (сосудистые клубочки в почке).

Число капилляров в определенном органе связано с его функциями, а количество открытых капилляров зависит от интенсивности работы органа в данный момент.

Суммарная площадь поперечного сечения капиллярного русла в любой области во много раз превышает площадь поперечного сечения артериолы, из которой они выходят.

В стенке капилляров различают три тонких слоя.

Внутренний слой представлен плоскими многоугольными эндотелиальными клетками, расположенными на базальной мембране,средний состоит из перицитов, заключенных в базальную мембрану, анаружный - из редко расположенных адвентициальных клеток и тонких коллагеновых волокон, погруженных в аморфное вещество (Слайд 40 ).

Кровеносные капилляры осуществляют основные обменные процессы между кровью и тканями, а в лѐгких – участвуют в обеспечении газообмена между кровью и альвеолярным газом. Тонкость стенок капилляров, огромная площадь их соприкосновения с тканями (600 – 1000 м2 ), медленный кровоток (0,5 мм/с), низкое кровяное давление (20 – 30 мм рт. ст.) обеспечивают наилучшие условия для обменных процессов.

Транскапиллярный обмен (Слайд 41 ) . Обменные процессы в капиллярной сети происходят за счѐт движения жидкости: выхода из сосудистого русла в ткань (фильтрация) и обратного всасывания из ткани в просвет капилляра (реабсорбция). Направление движения жидкости (из сосуда или в сосуд) определяется фильтрационным давлением: если оно положительное – происходит фильтрация, если отрицательное – реабсорбция. Фильтрационное давление, в свою очередь, зависит от величин гидростатического и онкотического давления.

Гидростатическое давление в капиллярах создаѐтся работой сердца, оно способствует выходу жидкости из сосуда (фильтрации). Онкотическое давление плазмы обусловлено белками, оно способствует движению жидкости из ткани в сосуд (реабсорбции).

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