§ 14. Транспортировка веществ и координация функций

Вопрос 1. Какая система органов не названа в тексте, но подразумевается? Что нам предстоит узнать, чтобы объяснить роль каждой из систем?

В тексте не названа эндокринная система органов. Она выполняет функции гуморальной регуляции и координации деятельности органов и организма.

Какие особенности кровеносной, эндокринной и нервной систем позволяют им осуществлять функции координации?

Вопрос 2. Почему кровеносная система человека включает два круга кровообращения? Каковы их функции? (8 класс)

Кровеносная система человека включает два круга кровообращения: один из них насыщает кислородом кровь, а другой разносит эту кровь к органам и тканям. Эти круги «разделены» сердцем, т. к. оно осуществляет функцию насоса (кровь движется под давлением). Так венозная кровь потеряв свою первоначальную скорость, из сердца выталкивается в малый круг кровообращения с новой скоростью. Пройдя путь в малом круге, кровь также теряет скорость передвижения по сосудам, а стакой скоростью кровь не сможет обогатить все клетки, органы и системы органов богатой кислородом кровью, поэтому этот круг замыкается в левом предсердии откуда кровь поступает в левый желудочек, из которого еще с большей силой (чем из правого желудочка в малый круг кровообращения) выталкивается в большой круг кровообращения.

Функция БОЛЬШОГО круга кровообращения: транспортировка крови с кислородом и питательными веществами к тканям, органам, системам органом. А также очистка крови в почках и печени.

Функция МАЛОГО (лёгочного) круга: теплоотдача и газообмен (венозную кровь, насыщенную углекислым газом, освободить от него и насытить кислородом).

Какие сосуды называют артериями, а какие – венами? (8 класс)

Артерии – кровеносные сосуды большого и малого кугов кровообращения, по которым кровь течет от сердца корганам и тканям.

Вены – кровеносные сосуды, по которым кровь, насыщенная углеуислым газом, продуктами обмена веществ, гормонами и др., движется к сердцу.

Каково назначение лимфатической системы? (8 класс)

Назначения лимфатической системы: проведение лимфы, защита организма от инфекции.

Что такое иммунитет? (8 класс)

Иммунитет – невосприимчивость, сопротивляемость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам. Обеспечиватся защитными свойствами кожи и слизистых оболочек, специализированными клетками имунной системы (макро- и микрофаги, лимфоидные клетки), гуморальными факторами (антитела), интерфероном и др.

Какие отделы нервной системы вы знаете? (8 класс)

Что такое эндокринная система? (8 класс)

Эндокринная система – все эндокринные железы, находящиеся в тесной функциональной зависимости друг от друга. ЭС осуществляет гормональную регуляцию всех процессов жизнедеятельности под контролем центральной нервной системы.

Вопрос 3. Чем отличаются системы кровообращения этих животных (рис. 14.1)?

У пчелы (насекомое) кровеносная система незамкнутая. А у рыб – замкнутая.

Вопрос 4. Поясните графики, показанные на рисунке 14.2. Почему площадь просвета капилляров во много раз больше площади просвета вен и артерий? Почему в капиллярной сети так падает давление крови?

Количество капилляров исключительно велико: оно исчисляется несколькими миллиардами. Одна только верхняя брыжеечная артерия распадается на 72 млн. капилляров. Поэтому и площадь просвета капиляров значительно увеличивается.

Давление крови в капиллярах падает, потому что кровь встречает здесь очень большое сопротивление. Так, например, поперечное сечение аорты — 5 см2, длина — несколько сантиметров, а площадь ее поверхности примерно 15—20 см2. Поперечное же сечение всех капилляров — 2200 см2, а общая их поверхность — 6300 м2. Эти цифры говорят о том, что в капиллярной сети кровь встречает сопротивление в несколько тысяч раз большее, чем в аорте. Большая часть давления и тратится на то, чтобы преодолеть это сопротивление в капиллярах.

Вопрос 5. Найдите на схеме (рис. 14.3) основные факторы управления и регуляции мышечной активности.

Факторы управления и регуляции мышечной активности – координация движений, учащение пульса, учащение дыхания, изменение кровотока.

Как вы думаете, какая часть этой схемы действует при ходьбе на прогулке?

При ходьбе: кора головного мозга, эмоциональное состояние, симпатическая нервная система, т.е. нижняя левая часть рисунка.

Какое действие вызывают продукты распада в мышцах при разном уровне нагрузки?

Долгое время бытовало мнение, что боль, возникающая при физических нагрузках в мышцах, вызывается образованием избытка молочной кислоты, не расщепляющейся полностью при недостатке кислорода, который в больших количествах используется мышцами при увеличении нагрузок на них. что выделяемая при метаболизме молочной кислоты энергия в виде молекул АТФ потребляется мышцами при их усиленной работе. Таким образом, молочная кислота наоборот является источником энергии для наших мышц при повышенных физических нагрузках и уж никак не может вызывать болевых ощущений после усиленной физической активности. Более того, процесс этот анаэробный, т.е. не нуждающийся в присутствии кислорода.

Тем не менее, не стоит отбрасывать первоначальную теорию со счетов окончательно. При расщеплении молочной кислоты образуется не только столь нужная для активной работы наших мышц энергия, но и остальные продукты распада. Их избыток и может частично вызывать дефицит кислорода, который расходуется на их расщепление нашим организмом и, как следствие, боль и жжение в мышцах, которым его не хватает.

Почему при физической работе одновременно происходит сужение одних и расширение других сосудов?

Потому что физическая работа – это попереенное напряжение и расслабление мышц, что приводит к сужению одних и расширению других сосудов. При этом именно сокращение мышц также влияет на кровоток. При интенсивном сокращении результате сдавления сосудов доступ крови к мышцам уменьшается, но при расслаблении быстро увеличивается. При меньшей силе сокращение доступ крови увеличивается во время фазы как сокращение, так и расслабление. Кроме того, сокращенные мышцы выдавливают кровь венозного отдела, с одной стороны, сопровождается увеличением венозного возврата к сердцу, а с другой - создаются предпосылки для увеличения доступа крови к мышцам во время фазы расслабления.

Вопрос 6. Рассмотрите механизмы иммунных реакций (14.4). Какие клетки в них участвуют? Где они производятся? Какие обратные связи приспосабливают иммунные реакции к борьбе с чужими, а не со своими клетками и белками?

Неспецифический иммунитет – система иммунной защиты, не связанная с антигенами и антителами, которая включает в себя фагоцитоз и общую неспецифическую резистентность. Фагоцитоз - активный захват, поглощение и переваривание живых клеток и неживых частиц особыми клетками организма - фагоцитами. Мононуклеарные фагоциты представлены моноцитами периферической крови и тканевыми макрофагами (макрофаги соединительной ткани, макрофаги печени, альвеолярные макрофаги легких, свободные и фиксированные макрофаги селезёнки и лимфатических узлов, макрофаги серозных полостей, клетки микроглии ЦНС, остеокласты костной ткани). Мононуклеарные фагоциты генерируются в костном мозге из кроветворной полипотентной клетки и в форме моноцита покидают орган и поступают в кровоток.

Во всех реакциях специфического иммунитета ведущая роль принадлежит лимфоцитам (Т-лимфоциты, В-лимфоциты, НК-клетки), поскольку они специфически распознают конкретный возбудитель, где бы он ни находился, внутри или вне клеток, в тканевой жидкости или в крови.

Клетки иммунной системы образуются в красном костном мозге, селезенке и лимфатических узлах.

Отрицательные обратные связи приспосабливают иммунные реакции к борьбе с чужими, а не со своими клетками и белками.

Вопрос 7. Объясните, почему схему гормональной системы управления организмом можно назвать «командно-административной»? Как нервная система контролирует её работу? Какая система управления и контроля обладает большей оперативностью?

Схему гормональной системы управления организмом можно назвать «командно-административной», потому что сигналы, команды и гормоны молниеносно и безошибочно достигают органа. Таким образом система координирует и регулирует деятельность практически всех органов и систем организма, обеспечивает его адаптацию к постоянно изменяющимся условиям внешней и внутренней среды, сохраняя постоянство внутренней среды, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности данного индивидуума.

Работа гипоталамуса контролируется корой головного мозга.

Эндокринная система обладает большей оперативностью.

Вопрос 8. Как меняются скорость и давление крови в различных сосудах кровеносной системы?

Давление крови создается за счет сокращения желудочков сердца, под действием этого давления кровь течет по сосудам. Энергия давления расходуется на трение крови о саму себя и стенки сосудов, так что по ходу кровяного русла давление постоянно уменьшается:

• в дуге аорты систолическое давление составляет 140 мм рт. ст. (это самое высокое давление в кровеносной системе),

• в плечевой артерии – 120,

• в капиллярах 30,

• в полых венах -10 (ниже атмосферного).

Скорость крови зависит от общего просвета сосуда: чем больше общий просвет, тем ниже скорость.

Самое большое сечение сосуда в кровеносной системе у аорты, ее просвет составляет 8 кв. см, поэтому здесь самая высокая скорость крови – 0,5 м/с.

Общий просвет всех капилляров в 1000 раз больше, поэтому скорость крови в них в 1000 раз меньше – 0,5 мм/с.

Общий просвет полых вен – 15 кв. см, скорость – 0,25 м/с.

Вопрос 9. Опишите изменения кровообращения, возникающие при физической нагрузке.

Последовательность включения сердечно-сосудистой системы во время физического труда можно проследить при интенсивной нагрузке. Мышцы сокращаются под влиянием импульсов, идущих пирамидными путями, которые начинаются в прецентральной закрутке. Спускаясь к мышцам, они рядом с моторными отделами ЦНС возбуждающих также дыхательные и вазомоторные центры продолговатого мозга. Отсюда через симпатическую нервную систему усиливается деятельность сердца и сужаются сосуды. Одновременно с надпочечников в кровоток выбрасываются катехоламины, которые сужают сосуды. В функционирующих мышцах сосуды, наоборот, резко расширяются. Это происходит главным образом за счет накопления метаболитов, таких, как Н +, К + аденозин подобное. Вследствие этого возникает Перераспределительная реакция кровотока: чем больше количество мышц сокращается, тем больше крови, выброшенной сердцем, поступает к ним. В связи с тем, что для обеспечения повышенной потребности в крови функционирующих мышц предыдущего МОК (минутный объем кровообращения) уже не достаточно, быстро повышается деятельность сердца. При этом МОК может увеличиваться в 5-6 раз и достигать 20-30 л / мин. Из этого объема до 80-85% поступает в функционирующих скелетных мышц. Если в состоянии покоя через мышцы проходит 0,9-1,0 л / мин (15-20% от МОК в 5 л / мин) крови, то при сокращении мышцы могут получать до 20 л / мин и более.

При этом именно сокращение мышц также влияет на кровоток. При интенсивном сокращении, в результате сдавления сосудов, доступ крови к мышцам уменшается, но при расслаблении быстро увеличивается. При меньшей силе сокращения доступ крови увеличивается во время фазы как сокращения, так и расслабления.

Интенсификация деятельности сердца при мышечном сокращении происходит на фоне пропорционального усиления кровотока через коронарные сосуды. Автономная регуляция обеспечивает сохранение мозгового кровотока на прежнем уровне. Кровоснабжение других органов зависит от нагрузки. Если мышечная нагрузка интенсивное, то, несмотря на рост МОК, доступ крови к многих внутренних органов может ухудшаться.

Вопрос 10. Какие виды иммунитета вы знаете?

Вопрос 11. Что такое гипоталамо-гипофизарная система?

Гипоталамо-гипофизарная система — объединение структур гипофиза и гипоталамуса, выполняющее функции как нервной системы, так и эндокринной.

Вопрос 12. Объясните, почему у наземных животных тесно взаимосвязаны внешнее дыхание, регуляция температуры тела и водный баланс. Приведите примеры.

Внешнее дыхание, регуляция температуры тела и водный баланс взаимосвязаны, потому что эти процессы связаны с дыханием. При дыхании животные, которые дышат атмосферным воздухом, отдают тепло и воду, а вдыхают атмосферный кислород.

Например, дыхание у собак выполняет не только газообменную функцию. Также дыхание способствует испарению воды с поверхности кожи и дыхательных путей, что регулирует постоянство температуры тела животного. А из-за слабого развития потовых желез у собак вода испаряется в основном через дыхательные пути, что обеспечивает водный баланс в организме.

Вопрос 13. Поработайте в паре и разберите схемы (рис. 14.6–14.8). Каким образом связаны системы регуляции дыхания, сердечного цикла и артериального давления?

Обмен газов в легких и тканях и приспособление его к запросам тканевого дыхания при различных состояниях организма обеспечивается путем изменения не только легочной вентиляции, но и кровотока как в самих легких, так и других органах.

Поэтому механизмы нейрогуморальной регуляции дыхания и кровообращения осуществляются в тесном взаимодействии.

Рефлекторные влияния, исходящие из рецептивных полей сердечно-сосудистой системы, изменяют деятельность как дыхательного, так и сосудодвигательного центров. Нейроны дыхательного центра подвержены рефлекторным воздействиям со стороны барорецепторных зон сосудов — дуги аорты, каротидного синуса. Сосудодвигательные рефлексы неразрывно связаны и с изменением функции дыхания. Повышение сосудистого тонуса и усиление сердечной деятельности, соответственно, сопровождаются усилением дыхательной функции. Например, при физической или эмоциональной нагрузке у человека обычно имеет место согласованное повышение минутного объема крови в большом и малом круге, артериального давления и легочной вентиляции. Однако, резкое повышение артериального давления вызывает возбуждение синокаротидных и аортальных барорецепторов, которое приводит к рефлекторному торможению дыхания. Понижение артериального давления, например, при кровопотере, приводит к увеличению легочной вентиляции, что вызвано, с одной стороны, снижением активности сосудистых барорецепторов, с другой — возбуждением артериальных хеморецепторов в результате местной гипоксии, вызванной уменьшением в них кровотока. Учашение дыхания возникает при повышении давления крови в малом круге кровообращения и при растяжении левого предсердия.