Структура и функция на сърдечно-съдовата система - динамиката на сърдечно-съдовата система

ГЛАВА ПЪРВА

Човешкото тяло възниква от една клетка, и в процеса на развитие на ембриона, като че ли се повтаря накратко цялата история на живота на Земята. В този оплодената яйцеклетка продължава да се разделят, докато средното тегло на плода не надвишава 7 паунда, тялото му ще съдържа около 2h1012 клетки, където всеки диаметър клетка е равен на около 20 микрона, или 0.02 mm. А новородено бебе няма да може да оцелее толкова дълго, колкото приятелската поради бързото включване в сърдечно-съдовата и дихателната системи между тях и околната среда няма да се инсталира на газовата обмяна. Освен това процес на клетъчна диференциация и изцяло зависи от непрекъснато снабдяване с основни вещества за живота. Това се потвърждава и от резултатите от експерименти с тираж край на жизнено важни органи.
Например, деактивиране циркулация мозъка само за няколко секунди, което води до загуба на съзнание, от циркулацията за няколко минути води до необратимо увреждане на нервните клетки. За разлика от снопа подредени на крайника, повече от половин час води само до настъпване на временна парализа, която се простира напълно в рамките на няколко секунди след отстраняването му. Степента на клетка се нуждае от постоянен приток на хранителни вещества, необходими за поддържане на живота, се определя от степента на диференциация и метаболизма на специализирани клетки. Непрекъснато приток на вещества, абсолютно необходими за мозъчната функция или възлагащите мускулите, включително и сърдечния мускул. В същото време, по-малко специализирани клетки, функционират и не толкова интензивни, че може да има при по-малко от идеални обстоятелства. За клетки, които осигуряват производството на енергия, най-важното условие е адекватно снабдяване с кислород - вещество, различно от максимална скорост от възстановяване и относително ограничени възможности за депозита.
По този начин, наличието на живи клетки е изцяло в зависимост от продължителността на обмен им с външната среда. Прости едноклетъчни организми окачени във водата около тях, където те могат да получат всички необходими вещества за живота. Доставка на кислород, необходимо за метаболизъм и други вещества през клетъчната повърхност посредством конвекция и дифузионни процеси. Клетките на многоклетъчен организъм са заобиколени от интерстициална течност, от която те са необходими за живота на веществото. Тези вещества се подават обратно от вливащи се в кръвта също чрез дифузия.

Същността на разсейването

Дифузията е процес, който осигурява разпределение на вещества от област на висока концентрация на ниска концентрация. Поставяне на капка багрило в разтворителя, е възможно да се види как боята веднага започва да се разпространява във всички посоки, дори ако течността остава неподвижна, и ако не се разбърква (фиг. 1.1, А).

Фиг. 1.1.

1. Diffusion - е процес, при който средството е равномерно разпределени по целия обем на разтворителя поради движението на молекули от област на висока концентрация на области, в които концентрацията на веществото под

Б. необходими клетъчни продукти са разпространени в жива клетка чрез дифузия заедно градиент на концентрация, като метаболитните продукти и токсини проникват навън през клетъчната мембрана в извънклетъчното пространство.

1. Смята се, че клетъчната мембрана се състои от два слоя молекули предназначени тяхната хидрофилна страна, обърната към външната и вътрешната повърхност.

G. анатомичен връзка между кръв капиляра и живата клетка, схематично илюстриращ как вещества могат да преминават от кръвните клетки и от дифузията от кръвта в клетките.
D. Клетката може да се сравни с миниатюрна химически fabrikoy- сложността на структурата му създава пречки за свободното разпространение на материали от кръвта на мястото, където те са необходими за метаболитни процеси.
Дисперсия се дължи на боядисване молекули "термично възбуждане", се характеризира с бързо движение и често сблъсък на молекули, известни като брауново движение. Вероятността за преместване молекули от зони с висока концентрация в областта на по-ниска концентрация е по-висока от вероятността от молекули с мастило се движи в обратна посока. В резултат на това повечето капката мастило движи от молекули в региона, където тези молекули са по-малки. Процесът на дифузия на молекули от всеки вид се извършва индивидуално и зависи от едновременни процесите на дифузия на молекули от друг тип. Например, ако капка мастило, бучка захар и малко количество карбамид поставя в три различни контейнер част, изпълнена с вода, всеки агент, независимо от другия ще се премести от ниска концентрация високо в зоната на зоната си, докато се получи равномерно разпределение на всяко вещество в целия обем вода.
Ако има големи разстояния процес дифузия се извършва много бавно. В малки площи тече много бързо. Например, ако не е имало обръщение на молекула вода в човешката глава, може да се постигне само краката му чрез дифузия през приблизително 100 години. Ако цилиндър с диаметър 1 cm тъкан внезапно поставя в кислород атмосфера чист, тъканта ще се насити с кислород от 90% след 3 часа. А цилиндър 0.7 mm в диаметър тъкан може да достигне 90% насищане с кислород в 54 секунди. В същото време, нервна клетка с диаметър 7 mm, за една и съща степен на насищане с кислород трябва само 0.0054 секунди. Скоростта на дифузия зависи от градиента на концентрация, което е съотношението на разстоянието на дифузия на разликата в концентрацията на веществото в тази област. Ако разстоянието дифузия от повърхността до центъра на тъкани намалява, gradiont увеличава концентрацията и скоростта на дифузия се увеличава.
Ако сложите един единствен малки клетки в течност, съдържаща веществото, необходима за живота, те ще могат да живеят, като се гарантира притока на необходимите вещества, за да ги само чрез дифузия (фиг. 1.1, B). Ако клетката използва концентрация на кислород намалява вещества, и това образува градиент на концентрация, която причинява молекулите на кислорода от околния флуид да премине през клетъчната мембрана в него в протоплазма. Колкото по-бързо скоростта на рециклиране, толкова по-висок градиент на концентрация и бързо движещи се молекули през клетъчната мембрана. Много вещества, произведени в резултат на активността в клетката. Това създава определена концентрация на молекулите на веществата вътре в клетката и по този начин причинява градиента на дифузия, което води до движение на молекули от клетките в извънклетъчната течност. Увеличаването на размера на СО2 и други метаболитни продукти причинява градиента на концентрация насочени навън към извънклетъчната среда. Топлината, получена при клетъчния метаболизъм, се разпределя чрез термичен градиент. Дифузия на вещества в клетката или тъканта чрез бариери образува строма тъкан, мембраните на клетките и клетъчната цитоплазма (фиг. 1.1, Е).

клетъчната мембрана

Мембраните са включени във всички процеси, протичащи в клетката. Цитоплазмената мембрана образува външната обвивка, при което всички клетки приложените структура. Мембраните играят важна роля в регулирането на обмяната на веществата в интрацелуларната среда. Пропускливост на мембрани за различни видове йони и молекули осигурява появата на вътреклетъчната среда, значително се различава от извънклетъчната течност. Освен това, външната мембрана участва в активен транспорт на съединения срещу градиента на концентрация и генерира електрически потенциал. Съществуват и други подобни мембрани в клетките и гранични важни вътреклетъчни структури като ядро, митохондриите и lizosomy- те образуват също ендоплазмения ретикулум. Митохондриална мембрана се смята, че представлява мястото на образуване на аденозин трифосфат (АТР), което е основен източник на енергия за валутни процеси. Смята се, че вътреклетъчните и външните мембрани имат много сходства в тяхната структура и функция.
Клетъчни мембрани представляват двоен слой от молекули, чифт състои от липидни молекули, свързани с глицерол групи в края на главата. верига на двойно-мастни киселини, които са неразтворими във вода, се gidrofobnoy- разположени в центъра на мембраната. Фосфолипид край на молекулата е хидрофилен и се фокусира върху външната повърхност на мембраната (Фиг. 1 1 В). Образуват се два слоя хидрофилните части на молекулите, образуват хидрофилна повърхност на мембраната, насочени както вътре в клетката и в околната среда страна. Верига липидни молекули образуват твърд липидна бариера между тях. Двойна слой има дебелина от около 45 пМ и е в основата на който другият основен компонент на мембраната, а именно протеинови молекули. Белтъчни молекули, свързани с повърхността или мембрана, или образувани вътре в него (вж. Фиг. 1.1 V). Тези свързани протеини и гликопротеини са важен елемент на структурната цялост на мембраната, които са ензими или помпа, т.е.. Е. механизми за активен транспорт на материали в клетката или в извънклетъчната среда. Много високо специализирани функция на мембрани, свързани с протеини. Сега те са изложени на интензивно изучаване. Например, най-важната функция на преобразуване на енергия или синтеза на протеин, свързан с активната повърхност на митохондриална мембрана или ендоплазмения ретикулум мембраната, съответно. Участието на клетъчните мембрани в възбуждане на миокардните клетки ще бъдат обсъдени по-подробно в следващите глави (виж гл. VIII).

Видео: Приложен кинезиология. Сърдечно-съдова система. Бондаренко IG част 1

доставката на кислород през капилярите на тъкани

В сложни многоклетъчни структури обаче е, например, организми на бозайници, бързото разпространение на вещества в съответствие с градиента на концентрация е възможно само благодарение на непрекъснатото кръв изтичане до всяка клетка. Blood трябва задължително да преминават през каналите, стените на които осигуряват оптимални условия за дифузия на вещества. Това се постига благодарение на стотиците милиони тънкостенни капиляри разпределени щедро във всяка една област на тялото. Броят на капилярите на единица обем от тъкан (капилярен плътност) на отразява вида и степента на активност на различни тъкани. Опростена схема на връзката тънкостенни капиляри на метаболитната активност на тъканни клетки е показана на Фиг. 1.1 D.
Кръв с висока концентрация на кислород и ниска концентрация на въглероден диоксид, преминаващ директно около всяка от клетките. Това е разстоянието за дифузията е минимална и висок градиент на концентрация се поддържа толкова дълго, колкото притока на кръв се извършва непрекъснато. Концентрация градиент по-висока в артериалната края на капиляра и постепенно намалява към края венозна него, тъй като обменът се извършва по протежение на цялата дължина на капилярите. Дори временно прекратяване на притока на кръв в капилярите води веднага до концентрационен градиент на есента, така че веществото е равномерно разпределен в тъканите и кръвта целия областта. Скоростта, с която се извършва там и този обмен всъщност може да потисне въображението. Дифузия на вещества през вода (вж. Фиг. 1.1, А) е много по-лесно да се следи и проучване от движението на молекули чрез комплексни хетерогенни структури, които са живи клетки. Вътрешната организация на клетките, както може да се види под електронен микроскоп, подреден и комплекс, който е представен схематично на фиг. 1.1 Е. От лявата страна на фигурата показва капилярна съдържаща червените кръвни клетки - червени кръвни клетки. Тънък капилярна стена включва голямо количество на потъмняване и ясно видими кръгли везикули. Извън заобиколен extravasal капилярна пространство, в което дифузен вещества, съдържащи се в клетките. В непосредствена близост до капилярна клетката включва множество овални telets- някои от тях имат сложна вътрешна структура (например, ламинирани митохондриална мембрана), докато други са по-хомогенни (например, лизозоми). Голям овален ядро ​​в долния десен ъгъл в центъра, заобиколен от мембрана, която има сложна вътрешна структура (ендоплазмения ретикулум). На външната мембрана на клетки форми множество джобове, кухина, която комуникира с междуклетъчната течност или изглежда напълно затворен. В последния случай джоба образува балон. Този процес отражение на материал транспорт от извънклетъчната течност в клетката и тяхното извличане от клетката в извънклетъчната среда (фагоцитоза и пиноцитоза). С тези процеси вътре в клетката и транспортирани от тях макромолекула.
Тъй като клетките става известна вътрешна структура и структурата на мембраната, която разделя клетки от извънклетъчната течност, стана ясно, че движението на материали през клетъчната мембрана и цитоплазмата може да стане или чрез дифузия или чрез активен транспорт. Чрез дифузия в клетката или получени от тях само някои от участващите в обмяната на веществата, а други се транспортират активно, докато само в една посока чрез химична връзка или чрез прилагането на редица верижни реакции. И накрая, това е изключително трудно, но все пак не е достатъчно проучена е транспортен механизъм, изпълняван от поноцитоза.

Фагоцитозата и поноцитоза

Не е толкова трудно да си представим как кислорода може да проникне през клетъчната мембрана. Тя се състои от малки молекули, разтворими в мазнини. Въпреки това, много вещества, съдържащи се в клетката, включително протеини се състоят от относително големи молекули. Например, някои клетки произвеждат колаген или отделят протеини, каталитични ензими или хормони. Тези големи молекули трябва да проникват клетъчната мембрана комплекс. абсорбция на частици - фагоцитоза за дълго време е известно само за едноклетъчни организми и за някои кръвни клетки.

Видео: Физиология на кръвообращението Lebedinsky KM (2 часа)

Фиг. 1.2. Ултрастурктура тъкан.
Анатомичният сложността на клетка схематично е показано на фиг. 1.1 D, ясно се намира в електронна микроснимка.

електронен микроскоп показа наличието на голям брой мехурчета в клетката, както и процеси дълбоки invaginations в клетъчните части на външната мембрана, което води до развитието на мехурчета. процеси за развитие на външните везикули на клетъчната мембрана се наричат ​​поноцитоза. Това е начинът големи молекули могат да проникнат в цитоплазмата или дори транспортирани през клетката, за да престои при другия полюс. Роля пиноцитоза по време на транспортиране на вещества през клетъчната мембрана е обект на обсъждане още (вж. Структурата на капилярната стена, стр. 32 *.

* В последните години се установява, че макромолекули да проникнат в клетките чрез поноцитоза и по други начини, носят със себе си информация, която се регулира по посока на синтеза на протеини в клетката и по този начин да поддържат състоянието на клетъчната диференциация, "признаване" от клетката на своите партньори, взаимодействията клетка-клетка и запазването на организация тъкан , т. е. необходимо структурата на органи и тъкани. Този тип взаимодействията клетка-клетка, като се гарантира съществуването на органи, тъкани и организма като цяло, е обявен за kreatornoy връзка (виж Kositsky GI, P д и з в GG Kreatornaya комуникация и нейната роля в организацията на многоклетъчни системи. Молекулярна биология физиологията на целия организъм - М:.. Наука, 1975- Ed) ...

тъкан ултрастурктура

Общата тенденция е опростена интерпретация на явленията на живота са временно спря и се забави с откриването на изключителната сложност на структурата на живите клетки. тяло клетка е не по-малко комплекс от химически завод, намалява до изключително малки размери.
Фиг. 1.2 показва електронно-микроскопска снимка на клетките нарязани, подобно на това, което виждаме на фиг. 1.1 E, но който илюстрира по-ясно и изчерпателно структурните детайли и обръща внимание на сложния процес, извършени в тях. Например, малки черни точки, които ограничават ендоплазмения ретикулум, са предполагащи места, където синтеза на протеини. Изключително тънък и дискретен външната клетъчна мембрана включва механизъм осигурява селективно пропускливост, и, освен това, включва помпа за транспортиране на специфични йони срещу градиент на концентрация. За да се постигне по-отдалечени клетка кислородни молекули трябва да проникне през такава усложнява от една или две клетки. Тази картина създава впечатление, че клетките в дори на кратко разстояние от капиляри, при най-малката почивка в кръвта не могат да съществуват. Все пак, това впечатление е невярно. Изключително малки размери на клетките осигуряват достатъчно висока скорост на дифузия, процес.

Видео: Практически умения на сърдечно съдовата система

голям процент на разпространение на transcapillary

Артериалната кръв въвеждане на капиляра, съдържа около 20 мл на кислород на всеки 100 мл кръв и губи около 25% от това количество по време на потока през капилярната мрежа. Въпреки това, кръвта, произтичащи от вените интензивно работещите мускули, по същество свободен от кислород, въпреки факта, че скоростта на потока през увеличава капилярни канали драстично. По този начин, например, кръв, преминаващ през работна инфаркт капилярна губи до 75% от съдържащия се кислорода. Понижен афинитет на хемоглобин кислород е важен фактор за бързото освобождаване на кислород от течащата кръв, но подобен феномен се наблюдава по отношение на дифузия на други вещества.
Ако ще се въведе в артерията доставя специално тъкан, изотоничен разтвор, съдържащ калиев радиоактивен изотоп, е възможно да се установи, че кръвта във вените, произтичащи от тази тъкан не съдържа радиоактивност. Йоните се прехвърлят в извънклетъчното пространство и постепенно промиват само след това. Използване на радиоактивен изотоп, се вижда, че за всяка минута от молекула на тежка вода или електролит е напълно обменя с извънклетъчни молекули (вж. По-подробно в раздел "структурата и функцията на капилярите", стр. 30). Тези наблюдения показват, че обемът на течност околната всеки капилярна, достатъчно в сравнение с обема на кръвта в капилярите и по този начин голям, водните молекули или електролити, напускащи капиляра, могат да се движат толкова бързо, тъй като те се разтварят напълно в екстраваскуларното пространство втора, по време на които кръвта преминава през капилярната мрежа. Изключителна скорост от йонен или молекулно обмен между кръв и заобикалящата капилярна течност е възможно само защото много голям брой капиляри разположени директно на периферията на всеки орган, клетка. Енергията на движещи кръв произвежда сходство помпа, която разпределя кръв от източник артериални разклонения единични в милионите капиляри, които са богат мрежа от клонове в края на всеки стрък кръв. Кръв оставяйки капилярите се върне към сърцето през венозната система, като също така значителен брой разклонения. Функционалната целите на сърдечно-съдовата система, която осигурява на процесите на обмяна на веществата между кръвта и тъканите, се отразява в вид на архитектура.