Temat nr 26 - Wewnętrzny transport substancji– układ krążenia

Temat nr 26 - Wewnętrzny transport substancji– układ krążenia.
Teoria
Na układ krążenia składają się dwa układy: krwionośny i limfatyczny. Umożliwiają one:
• utrzymanie homeostazy, czyli stanu równowagi środowiska wewnętrznego, m.in. poprzez utrzymywanie stałego
składu chemicznego i pH płynów ustrojowych oraz stałej temperatury ciała;
• transport, czyli rozprowadzanie składników odżywczych, tlenu i hormonów oraz usuwanie zbędnych produktów
przemiany materii w obrębie całego ciała;
• obronę organizmu przed czynnikami chorobotwórczymi (patogenami).
Układ krwionośny u człowieka składa się z:
a) systemu naczyń krwionośnych, w skład, których wchodzą tętnice, żyły, naczynia włosowate;
b) serca, spełniającego rolę pompy przetaczającej krew;
c) krewi, która krąży w układzie zamkniętym, co oznacza, że krew nigdy nie wylewa się do jam ciała, tylko
płynie w zamkniętym systemie naczyń krwionośnych.
Serce
Serce ma postać mięśniowego worka wielkości pięści i jest położone w śródpiersiu, po lewej stronie klatki piersiowej,
pomiędzy mostkiem, a przeponą. Narząd otacza osierdzie zbudowane z dwóch błon łącznotkankowych. Wewnętrzna
warstwa przylega do mięśnia sercowego, a zewnętrzna - tworzy luźny worek osierdziowy. Przestrzeń pomiędzy
warstwami to jama osierdzia wypełniona płynem, którego zadaniem jest redukowanie do minimum tarcia serca w czasie
jego akcji.
Ściany serca mają budowę warstwową.. Mięsień sercowy zbudowany jest z tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej
serca.
W sercu człowieka wyróżniamy cztery, oddzielone od siebie części: dwa przedsionki, prawy i lewy, oddzielone
przegrodą międzyprzedsionkową oraz dwie komory, prawą i lewą, oddzielone przegrodą międzykomorową. Komory
mają ściany znacznie grubsze niż ściany przedsionków, ponieważ skurcz komór musi wytworzyć ciśnienie dostatecznie
silne, aby wtłoczyć krew do naczyń rozchodzących się po całym organizmie. Przedsionki od komór oddzielają przegrody
przedsionkowo-komorowe, w których są otwory zaopatrzone w zastawki przedsionkowo-komorowe. Zastawki
zabezpieczają przed cofaniem się krwi podczas skurczu komór. Zastawka trójdzielna (między prawym przedsionkiem i
prawą komorą) składa się z trzech włóknistych płatów, a zastawka dwudzielna (między lewym przedsionkiem i lewą
komorą) z dwóch płatów. Obie zastawki otwierają się tylko w kierunku komór. Natomiast cofaniu się krwi wtłoczonej do
tętnic zapobiegają zastawki półksiężycowate. Z lewej komory wychodzi aorta, czyli tętnica główna, natomiast z prawej
komory - tętnica płucna. Do lewego przedsionka uchodzą żyły płucne, a do prawego żyła główna górna i dolna.
Komórki mięśnia sercowego są bogate w mitochondria, co zapewnia komórkom nieprzerwane oddychanie tlenowe i
dostarczanie dużej ilości energii, potrzebnej do bezustannych rytmicznych skurczów. Odpowiednie zaopatrzenie w tlen i
substancje odżywcze zapewniają oplatające i wnikające w mięsień sercowy tętnice wieńcowe, które odchodzące tuż u
podstawy aorty. Mimo pełnionej funkcji serce nie jest zaopatrywane przez krew obecną w komorach, ze względu na ich
zbyt grube ściany.
Każde uderzenie serca składa się ze skurczu i rozkurczu mięśnia sercowego. Komory i przedsionki nigdy nie kurczą się
jednocześnie. Okres od początku jednego skurczu do początku następnego to cykl pracy serca, składający się z trzech
stadiów (faz):
• pierwsza faza to skurcz przedsionków; krew jest wtłaczana do komór, które pozostają rozkurczone;
• kolejna faza to skurcz komór i jednoczesne, automatyczne zamknięcie zastawek przedsionkowo-komorowych - krew
zostaje wtłoczona do tętnic;
• w fazie spoczynku (pauzie) ma miejsce rozkurcz przedsionków i komór, zamknięcie zastawek półksiężycowatych oraz
otwarcie zastawki trójdzielnej i dwudzielnej, a krew zaczyna się wlewać do przedsionków.
Serce kurczy się ok. 70-75 razy na minutę, a każdy cykl pracy trwa ok. 0,85 sekundy. Podczas jednego skurczu serce
wtłacza ok. 70 ml krwi -jest to tzw. objętość wyrzutowa serca. W ciągu każdej minuty przez serce przechodzi ok. 5
litrów krwi, tj. cała objętość krwi zawartej w ciele.
Automatyzm pracy serca to zdolność komórek mięśniowych do samopobudzania się i wywoływania skurczu bez
udziału układu nerwowego. Spontaniczna, rytmiczna praca serca jest inicjowana i regulowana przez tkankę węzłową,
zwaną także układem przewodzącym serca. Są to skupiska wyspecjalizowanych komórek mięśniowych, tzw. włókien
Purkinjego, tworzących dwa węzły. Węzeł zatokowy (zatokowo-przedsionkowy) leży w miejscu uchodzenia żyły do
prawego przedsionka. Jest to główny „rozrusznik" serca. Pomiędzy przedsionkami leży węzeł przedsionkowokomorowy, od którego odchodzi pęczek włókien (tzw. pęczek Hisa).
Mimo automatyzmu, serce pozostaje pod stałą kontrolą autonomicznego układu nerwowego; część współczulna
przyspiesza akcję serca, a część przy-współczulna - spowalnia. Także układ hormonalny reguluje pracę serca - adrenalina
wydzielany w czasie stresu zwiększa częstotliwość skurczów. W ten sposób praca serca może być dostosowywana do
aktualnych potrzeb organizmu.
Naczynia krwionośne
W układzie krwionośnym człowieka występują trzy typy naczyń, o różnej budowie i funkcji: tętnice, żyły i naczynia
włosowate.
Tętnice to naczynia krwionośne prowadzące krew od serca do tkanek. Krew transportowana przez tętnice (z
wyjątkiem tętnicy płucnej) jest utlenowana. Ściany tętnic są elastyczne i wytrzymałe na duże ciśnienie krwi oraz znaczne
wahania ciśnienia, które podczas skurczu serca wzrasta, a podczas rozkurczu - spada. Ściana tętnic jest trójwarstwowa;
środkowa błona mięśniowa to gruba warstwa tkanki mięśniowej gładkiej. Otaczają błona zewnętrzna złożona ze
sprężystych włókien tkanki łącznej. Wewnętrzna powierzchnia tętnic jest wyściełana śródbłonkiem jednowarstwowym nabłonkiem płaskim.
Żyły to naczynia krwionośne prowadzące krew od tkanek do serca. Ściany żył są znacznie cieńsze, głównie przez
mniej rozbudowaną warstwę mięśni. Zewnętrzna warstwa tkanki łącznej ma mniej włókien elastycznych. W
przeciwieństwie do tętnic, żyły na całej swojej długości mają fałdy - kieszonko watę zastawki, które uniemożliwiają
cofanie się krwi.
Naczynia włosowate (kapilary, włośniczki) to drobne naczynia krwionośne łączące najcieńsze tętniczki i żyłki. Ściany
zbudowane są tylko ze śródbłonka. Cienka ściana umożliwia wymianę substancji między krwią a komórkami ciała.
Wyróżniamy następujące typy sieci naczyń włosowatych:
sieć kapilarna zwykła, gdzie tętniczki łączą sie z żyłkami (występuje we wszystkich narządach oprócz: nerki, watroby,
podwzgórza, przysadki mózgowej);
sieć dziwna tętniczka łączą sie z tetniczką, (taki układ występuje w nerce i zapewnia odpowiednio wysokie ciśnienie
niezbędne do filtracji krwi).
układ wrotny żyłka łączą sie z żyłkę, (występuje w podwzgórzu, przysadce mózgowej, wątrobie). W układzie wrotnym
wątroby krew z jelit (o bardzo dużym stężeniu substancji odżywczych) jest zbierana przez kapilary łączące się w żyłę
wrotną. Ta dociera do wątroby gdzie rozdziela się na sieć kapilar. Składniki krwi ulegają w komórkach wątroby m.in.
selekcji i detoksykacji. Z wątroby krew jest odprowadzana do krwioobiegu przez żyłę wątrobową.
Krążenie krwi w układzie krwionośnym
W układzie krwionośnym człowieka wyróżniamy: krążenie duże (obwodowe) i małe (krążenie płucne).
W dużym obiegu skurcz lewej komory serca tłoczy utlenowana krew do aorty (tętnicy głównej).
Schematycznie drogę krwi w obiegu dużym można zapisać:
lewa komora serca _—> aorta (tętnica główna) —> tętnice odchodzące od aorty —> tętniczki —» naczynia włosowate
narządów —> żyłki —» żyły główne —> prawy przedsionek serca.
Drogę krwi w małym krwioobiegu można zapisać: prawa komora serca —> tętnica płucna (tzw. pień płucny) —»tętnice i
tętniczki płucne —> naczynia włosowate płuc —> żyłki i drobne żyły płucne —» żyły płucne —> lewy przedsionek
serca.
Układ limfatyczny
Jest to drugi system krążenia w organizmie, zwany także układem chłonnym. W przeciwieństwie do układu
krwionośnego jest to układ otwarty. Główna funkcja to udział w reakcjach obronnych organizmu (poprzez namnażanie i
transport leukocytów oraz monocytów) i utrzymanie równowagi płynów ustrojowych (transport związków chemicznych).
Układ limfatyczny jest złożony z naczyń i narządów limfatycznych. Kapilary limfatyczne to inaczej włosowate naczynia
limfatyczne ślepo zakończone w przestrzeniach międzykomórkowych. Kapilary łączą się w większe naczynia i
przewody limfatyczne, uchodzące ostatecznie do żył podobojczykowych układu krwionośnego.
Tkanka limfatyczna (rodzaj siateczkowatej tkanki łącznej) buduje narządy limfatyczne, którymi są:
• grudki chłonne złożone z tkanki łącznej i licznych leukocytów; występują pojedynczo (np. w śluzówce układu
pokarmowego) lub w grupach (np. w węzłach limfatycznych);
• węzły chłonne to skupienia tkanki limfatycznej otoczonej torebką łącznotkankowej stanowią główne miejsce
namnażania się limfocytów, a ze względu na dużą ilość monocytów (białych krwinek o dużych właściwościach żernych)
są filtrem dla przepływającej przez nie limfy; w stanach zapalnych dochodzi do powiększenia węzłów chłonnych - jest to
objaw intensywnego namnażania się białych krwinek; węzły leżą na przebiegu naczyń limfatycznych, często są zebrane
w grupy (np. węzły limfatyczne pachwinowe i pachowe);
• migdałki są położone w tylnej części jamy ustnej; jest to ważne miejsce namnażania się i dojrzewania limfocytów i
makrofagów; stan zapalny migdałków wywołany przez bakterie chorobotwórcze to angina;
• grasica, położona w górnej części klatki piersiowej, stopniowo zanika po okresie dojrzewania; jest miejscem
namnażania i dojrzewania limfocytów T oraz monocytów (z komórek macierzystych, które przeszły ze szpiku kostnego);
• śledziona to największy narząd układu limfatycznego, położony po lewej stronie jamy brzusznej; podobnie jak grasica
bierze udział dojrzewaniu i specjalizowaniu się limfocytów; jest miejscem usuwania starych lub uszkodzonych krwinek i
zbiornikiem krwi (w rozciągliwych zatokach żylnych) czasowo wycofywanej z krwioobiegu.
Krążąca w układzie limfa (chłonka) powstaje, jako płyn tkankowy (płyn międzykomórkowy). Panujące w naczyniach
ciśnienie powoduje przesączanie się części osocza przez ściany naczyń włosowatych. Opuszczający je płyn to właśnie
płyn tkankowy, który dociera do wszystkich komórek ciała. Substancje transportowane przez krew są najpierw
przekazywane do płynu tkankowego, a dopiero potem do samych komórek. Płyn tkankowy, który wlewa się do kapilar
limfatycznych jest nazywany limfą. U człowieka (i innych ssaków) limfa przemieszcza się biernie dzięki skurczom
mięśni szkieletowych podczas poruszania się i oddychania, a zastawki w naczyniach limfatycznych uniemożliwiają jej
cofanie się. W węzłach chłonnych limfa ulega oczyszczeniu z drobnoustrojów i toksyn. Część limfy wraca do układu
krwionośnego za pośrednictwem przewodów łączących się z żyłami podobojczykowymi.
Skład chemiczny limfy jest bardzo zbliżony do osocza: woda, substancje drobnocząsteczkowe (glukoza, aminokwasy,
witaminy, sole mineralne) i niewielkie białka (przeciwciała, fibrynogen). Zawiera znaczne ilości związków
tłuszczowych wchłanianych przez naczynia limfatyczne w jelicie. Tłuszcze nadają limfie mleczne, mętne zabarwienie.
Teorię i zadania opracowano na podstawie następujących wydawnictw:












Podręczniki do biologii w zakresie podstawowym i rozszerzonym;
Vademecum maturzysty wydawnictwo Operon;
Repetytorium maturzysty wydawnictwo Greg,
Zadania maturalne:
wydawnictwo Operon,
wydawnictwo MAC,
wydawnictwo WSIP,
wydawnictwo PWN,
wydawnictwo CKA,
wydawnictwo OMEGA,
wydawnictwo: NOWA ERA.
Arkusze maturalne (CKE).
Zadania do rozwiązania
1) Układ krwionośny ssaków składa się z serca oraz sieci naczyń krwionośnych.
Stosując oznaczenia cyfrowe przypisane wybranym elementom układu krwionośnego ssaka, przedstaw drogę krwi
w małym obiegu, poczynając od prawej komory serca (1p).
2)
1.
prawy przedsionek,
2.
lewy przedsionek,
3.
prawa komora,
4.
lewa komora,
5.
tętnica płucna,
6.
7.
żyła płucna,
aorta,
8.
płuca.
W układzie krwionośnym wyróżnia się krwiobieg duży - somatyczny i krwiobieg mały – płucny (4p).
a) Nazwij oznaczone literami A, B, C i D naczynia krwionośne.
b) Wybierz z rysunku cyfry obejmujące krwiobieg duży. Przedstaw rolę dużego krwioobiegu.
3) Schemat przedstawia zaopatrywanie wątroby w krew. Opisz rysunek, wpisując obok liter A, B i C nazwy naczyń
krwionośnych, oraz zaznacz strzałką kierunek przepływu krwi (2p).
4)
Schematy przedstawiają typy połączeń naczyń włosowatych w układzie krwionośnym. Na podstawie analizy
schematu uzupełnij tabelę (3p).
Typ połączenia
Przykład narządu, w którym występuje to
połączenie
A
B
C
5) Schemat przedstawia budowę anatomiczną żyły i tętnicy Skonstruuj tabelę, w której uwzględnisz 3 różnice w
budowie żyły i tętnicy (3p).
6) Na schemacie przedstawiono rozkład ciśnienia krwi w poszczególnych częściach układu krążenia (3p).
a) Odczytaj z wykresu, w których naczyniach panuje najwyższe, a w których najniższe ciśnienie krwi.
b) Wyjaśnij, jakie znaczenie mają różne wartości ciśnienia dla prawidłowego funkcjonowania układów
krążenia.
7) Schemat przedstawia sposób zaopatrywania narządów trzewnych w krew. Opisz sposób zaopatrywania w krew
wątroby i trzustki (2p).
8) Na schemacie przedstawiono włosowate naczynia krwionośne i limfatyczne. Podaj dwie różnice między naczyniami
limfatycznymi a krwionośnymi (2p).
9) Na rysunkach A, B, C przedstawiono rozmieszczenie naczyń krwionośnych i limfatycznych w wybranych strukturach
organizmu człowieka (2p).
Uzupełnij tabelę określeniami wybranymi spośród podanych niżej (od 1 do 6) tak, żeby poprawnie określić
różnice między układem krwionośnym i limfatycznym na przykładzie struktur przedstawionych na rysunkach.
1. – jeden rodzaj naczyń, 2. – dwa rodzaje naczyń, 3. – trzy rodzaje naczyń, 4. składniki
pokarmowe, 5. – gazy oddechowe, 6. – zbędne produkty przemiany materii.
10) Jeden kierunek przepływu krwi w organizmie wiąże się z samą budową serca i obecnością zastawek, które
uniemożliwiają cofanie się krwi. Ich zamykanie i otwieranie warunkuje prawidłowy cykl pracy serca.
Przedstaw prawidłowy stan zastawek w czasie rozkurcza i skurczu komór serca. Podaj rodzaje zastawek przedsionkowokomorowych w lewej i prawej części serca oraz lokalizację zastawek półksiężycowatych.
11) Schemat przedstawia krążenie krwi u człowieka. Na podstawie analizy schematu uzupełnij poniższą tabelą, wpisując
„utlenowana" lub „odtlenowana"(2p).
Naczynia krwionośne
Krew
(odtlenowana/natlenowana)
tętnica płucna
aorta
żyła płucna
żyła główna
12) Rysunek przedstawia współdziałanie układy oddechowy i krwionośnego przy dostarczaniu organizmowi tlenu. Opisz
przedstawioną współzależność (2p).