Кровь. Кровеносная и дыхательная системы

 

 

Кровь, лимфа, тканевая, спинномозговая, плевральная, суставная и другие жидкости образуют внутреннюю среду организма. Кровеносная система состоит из сердца, сосудов и крови.

Кровь -разновидность соединительной ткани организма, состоящие из жидкой части (плазмы - 55-60% объема крови) и взвешенных в ней кровеносных клеток (форменных элементов -40-45% объема крови)- эритроцитов (красных кровяных телец), лейкоцитов (белых кровяных телец) и тромбоцитов (кровяных пластинок). В состав плазмы крови входят вода(90-92%) и сухой остаток (8-10%), состоящий из органических (белки-альбумины, глобулины, фибриноген и небелковые азотсодержащие и безазотистые органические вещества) и неорганических соединений, обеспечивающих нормальную функцию всех клеток организма. В плазме крови постоянно присутствуют все витамины, микроэлементы и промежуточные продукты метаболизма.   

Эритроциты (в норму у мужчин-4-5 млн., у женщин 4,5 млн. на 1мкл.) выполняют в организме многочисленные функции, основная из которых дыхательная. Это функция выполняется с помощью особого белка хромопротеида - гемоглобина. Кроме того, с помощью эритроцитов осуществляется регуляция кислотно-щелочного равновесия, питательная и защитная функции, в том числе и участие в процессе свертывания крови и переноса ферментов и витаминов.

Лейкоциты (в норме у здоровых людей колеблется от 4 до 9 тыс. в 1 мкл.) выполняют в основном защитную функцию. Увеличение содержания лейкоцитов называют лейкоцитозом, уменьшение- лейкопенией. Различают физиологический (нормальный) и реактивный (патологический) лейкоцитоз. Первый наблюдается после приема пищи, во время беременности, при выполнении мышечной работы, при болевых ощущениях и эмоциональных проявлениях. Второй связан с воспалительными процессами и инфекционными заболеваниями. Лейкопения характеризует течение некоторых заболеваний.

Существует несколько видов лейкоцитов, процентное соотношение которых называется лейкоцитарной формулой. Все виды

 

 

лейкоцитов обладают амебовидной подвижностью и выполняют защитную функцию (фагоцитоз - поглощение и переваривание с помощью специальных ферментов однородных тел, болезнетворных микробов, распадающихся клеток организма). Однако осуществления ее в зависимости от вида лейкоцитов проходит по-разному. Лимфоциты являются центральным звеном иммунной системы. Иммунитет – свойство организма противостоять действию инфекционных агентов и вырабатываемых ими токсинов. Лимфоциты также участвуют в процессах клеточного роста, дифференцировки, регенерации тканей и управлении генетическим аппаратом других клеток.

Функции тромбоцитов (в крови человека 180- 320 тыс. в 1 мкл) многообразны и специфичны. Их главной функцией является участие в гемостазе - сложной системы приспособительных механизмов, обеспечивающих текучесть крови в сосудах и ее свертывание при нарушении их целостности. Благодаря способности фагоцитировать инородные тела, вирусы и иммунные комплексы, тромбоциты участвуют в иммунобиологических реакциях организма, оказывают влияние на величину просвета и проницаемость мелких кровеносных сосудов.

 Ритмические сокращения сердечной мышцы обеспечивает непрерывное движение крови в замкнутой сердечно-сосудистой системе, состоящей из сердца и двух кругов кровообращения - большого и малого. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, из которого артериальная кровь поступает в аорту. Проходя по артериям, артериолам и капиллярам всех организмов, кроме легких, она отдает им кислород и питательные вещества и забирает углекислоту и продукты метаболизма. Затем кровь собирается в венулы и вены и через верхнюю и нижнюю полые вены поступает в правое предсердие.

Малый круг кровообращения берет начало в прямом желудочке, откуда венозная кровь направляется в легкую артерию. Пройдя через легочные капилляры, кровь освобождается от углекислоты, насыщается кислородом и уже в качестве артериальной поступает через легочные вены в левое предсердие сердца. Таким образом, кровь, выполняя трофическую функцию, переносит питательные вещества из тонкого кишечника к клеткам всего организма, она же обеспечивает транспортировку кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким, осуществляя дыхательную функцию. При этом в крови циркулирует большое количество биологически активных веществ, которые регулируют и объединяют функциональную деятельность клеток всего организма, и обеспечивается также выравнивание температуры различных частей тела.

Дыхательная система включает в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. Дыхание - это целый комплекс

 

физических процессов, в реализации которых участвует не только дыхательные аппараты, но и система кровообращения.   В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ.

Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из которых, входя в легкие, древовидно разветвляется. Конечные мельчайшие разветвления бронхов (бронхиолы) переходят в закрытые альвеолярные ходы, в стенках которых находится большое количество шаровидных образований - легочных пузырьков (альвеол). Каждая альвеола окружена густой сетью кровеносных капилляров. Общая поверхность всех легочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м².

Легкие располагаются в герметически закрытой полости грудной клетки. Они покрыты тонкой гладкой оболочкой - плеврой, такая же оболочка выстилает изнутри полость грудной клетки. Пространство, образованное между этими двумя листами плевры, называется плевральной полостью. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного при выдохе на 3-4 мм рт. ст., при вдохе - на 7-9 мм. рт. ст.

Механизм дыхания осуществляется рефлекторно (автоматически). В состоянии покоя обмен воздуха в легких происходит в результате дыхательных ритмических движений грудной клетки. При понижении давления в грудной полости в легкие (в достаточной степени пассивно за счет разности давлений) засасывается порция воздуха - происходит вдох. Затем полость грудной клетки уменьшается и воздух из легких выталкивается - происходит выдох. Расширение полости грудной клетки осуществляется в результате деятельности дыхательной мускулатуры. В покое при вдохе полость грудной клетки расширяет специальная дыхательная мышца - диафрагма, речь о которой шла ранее, а также наружные межреберные мышцы. При интенсивной физической работе включаются и скелетные мышцы. Выдох в состоянии покоя производится пассивно, при расслаблении мышц, осуществлявших вдох. Объем грудной клетки под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается. При интенсивной физической работе в выдохе участвуют мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и другие скелетные мышцы. Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки.

Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови - в атмосферный воздух, называют внешним дыханием. Затем происходит перенос газов кровью, и последним этапом процесса дыхания

 

является тканевое (или внутреннее) дыхание - потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности организма.

Внешнее (легочное) дыхание осуществляется в альвеолах легких. Здесь через полупроницаемые стенки альвеол и капилляров происходит переход кислорода из альвеолярного воздуха, заполняющего полости альвеол. Молекулы кислорода и углекислого газа осуществляют этот переход за сотые доли секунды.

Тканевое (внутриклеточное) дыхание осуществляется после переноса кислорода кровью к тканям, где он используется для обеспечения процессов обмена веществ. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к легким, из которых выводится из организма.

Переход кислорода и углекислого газа через полупроницаемые стенки альвеол, капилляров и оболочек эритроцитов и клеток тканей происходит путем диффузии (перехода) и обусловлен разностью парциального давления каждого из этих газов. Так, например, при атмосферном давлении воздуха 760 мм рт. ст. парциальное давление кислорода (рО₂) в нем равно 159 мм рт. ст., в альвеолярном - 102, в артериальной крови - 100, в венозной - 40 мм рт. ст. В работающей мышечной ткани рО₂ может снижаться до нуля. Указанная разница в парциальном давлении кислорода обеспечивает его поэтапный переход в легкие, а далее через стенки капилляров - в кровь, а из крови - в клетки тканей.

Углекислый же газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови - в легкие, из легких - в атмосферный воздух, так как гради­ент парциального давления углекислого газа (рСО₂) направлен в обратную относительно рО₂ сторону (в клетках рСО₂ - 50-60, в крови - 47, в альвеолярном воздухе - 40, в атмосферном воздухе -0,2 мм рт. ст.).

Изменения в системах крови, кровообращения и дыхания под влиянием систематических физических упражнений весьма значительны. В упражнениях, требующих длительной работы (бег на длинные дистанции, плавание, лыжные и велосипедные гонки и др.), увеличивается систолический объем крови (выбрасываемой одним сокращением левого желудочка), увеличивается количество эритроцитов, повышается буферная емкость крови (способность связывать продукты окисления), увеличивается жизненная емкость легких, степень усвоения кислородом (МПК). В результате этих изменений в покое у тренированного человека реже частота дыхания и сердцебиений. Однако эти изменения не остаются навсегда, и с прекращением регулярных тренировок состояние организма возвращается к исходному уровню.

Обмен веществ и энергии.

Основной признак живого организма - обмен веществ и энергии. В организме непрерывно происходят процессы роста, образования сложных веществ, из которых состоят клетки и ткани, и процесс разрушения. Любая деятельность человека связана с расходованием энергии. Даже во время сна многие органы (сердце, легкие, дыхательные мышцы) расходуют значительное количество энергии. Нормальное протекание этих процессов требует расщепления сложных органических веществ - белков, жиров, и углеводов, - так как они являются единственными источниками энергии для животных и человека. Большое значение для нормального обмена веществ имеют также вода, витамины и минеральные соли. Процессы образования в клетках организма необходимых ему веществ, извлечение и накопление энергии (ассимиляция) и процессы окисления и распада органических соединений, превращение энергии и ее расход (диссимиляция) на нужды жизнедеятельности организма между собой тесно переплетены. Они обеспечивают необходимую интенсивность обменных процессов в целом и баланс поступления и расхода веществ и энергии.

Обменные процессы протекают очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течении трех месяцев. За 5 лет учебы роговица глаза студента обновляется 350 раз ткани желудка - 500 раз. Ежедневно вырабатывается до 300 млрд эритроцитов, а половина всего белкового азота печени заменяется в течение 5-7 дней.

Обмен белков. В здоровом организме взрослого человека количество распавшегося белка равно количеству синтезированного. Так как баланс белка в организме имеет большое практическое значение, разработано много методов его изучения.

Баланс белка определяется разностью между количеством белка, поступившего с пищей, и количеством белка, подвергшегося за это время разрушению. Количество поступившего белка определить не трудно: для этого надо определить количество азота в пище. Азот непременно входит в состав белков, а в углеводах и жирах его нет. Азот - один из конечных пунктов окисления белка. Он выделяется не в свободном состоянии, а в виде соединений с водородом - NH₃. Это соединение (аммиак) вредно для организма. Аммиак обезвреживается в печени, превращаясь в мочевину, которая выводится с мочой. Следовательно, зная количество азота, введенного в организм с пищей, и количество выделенного организмом азота, можно определить количество утилизированного организмом белка.

В относительно здоровом организме человека среднего возраста количество введенного азота равно количеству выделенного. Такое соотношение называется азотистым равновесием.

 

 

В организме белок не откладывается про запас, не депонируется. Поэтому при тяжелых физических нагрузках, болезнях или голодании в организме может начаться процесс распада собственных белков. Количество выведенного азота при этом больше, чем количество поступившего. Это состояние называется отрицательным азотистым балансом.

В период рос та в организме синтез белка превышает его распад. Количество выведенного азота при этом меньше количества поступающего. Такое состояние называется положительным азотистым балансом. Положительный азотистый баланс наблюдается у детей, беременных женщин и выздоравливающих больных.

Функции белка не ограничиваются пластическим значением для организма. Белки плазмы крови выполняют также роль буферных систем, поддерживающих рН крови, а в виде гемоглобина участвуют в транспорте газов. Кроме того, велика и регуляторная роль белков в обмене углеводов и жиров. Входя в состав ферментов и гормонов, они определяют ход химических превращений в организме и интенсивность обмена веществ. Существенна роль белка и в функции мышц. Белок также является энергетическим веществом.

Растворенные в плазме белки образуют коллоидный раствор крови, который взаимодействует с основным веществом соединительной ткани через тканевую жидкость. Проникновение веществ сквозь стенки капилляров представляет собой сложное сочетание процессов диффузий, фильтрации и осмоса. Поскольку концентрация белков в крови выше, чем в тканевой жидкости, осмотическое давление в крови также выше. Осмотическое давление белков и других коллоидов, называемое онкотическим, удерживает воду в крови. Если осмотическое давление крови очень низкое(например, при длительном белковом голодании),обратное проникновение тканевой жидкости в капилляры уменьшается и в тканях могут возникнуть отеки.

Белки плазмы крови выполняют роль буферных систем, поддерживающих рН крови. В виде гемоглобина они участвуют в транспорте газов. Кроме того, велика роль белков в обмене углеродов и жиров. В составе ферментов и гормонов белки определяют ход химических превращений и интенсивность обмена веществ. Регуляция белкового равновесия осуществляется гуморальным и нервным путям (через гормоны коры надпочечников и гипофиза, промежуточный мозг).

Содержание белка в пищевых продуктах различно. К примеру, в свежем мясе и рыбе содержаться 18 г, хлебе-7 г, сыре, твороге-20 г.

Считается, что норма потребления белка в день для взрослого человека составляет 80-100г. Если белка поступает больше, то его излишек идет на покрытие энергетических затрат организма. При этом он может трансформироваться в углеводы и другие соединения.

 

 

При больших физических нагрузках потребность организма в белке может доходить до 150г в сутки.

  Обмен углеводов. Углеводы делятся на простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. Моносахариды хорошо растворяются в воде и поэтому быстро всасываются из кишечника в кровь. Сложные углеводы построены из двух или многих молекул моносахаридов. Они называются соответственно дисахаридами и полисахаридами. К дисахаридам относятся свекловичные, молочные, солодовые сахара и многие другие. Они хорошо растворяются в кишечнике. К полисахаридам относятся гликоген, крахмал, клетчатка, Они не растворимы в воде и могут всасываться в кровь лишь после расщепления до моносахаридов.

Углеводы поступают в организм с растительной и частично с животной пищей. Они так же могут синтезироваться в организме из продуктов расщепления аминокислот и жиров. При избыточном поступлении превращаются в жиры и в таком виде откладываются в организме.

Углеводы – важная составная часть живого организма. Однако их в организме меньше, чем белков и жиров, они составляют всего лишь около 2% сухого вещества тела.

Углеводы – главный источник энергии. Они всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Это вещество доставляется к тканям и клеткам организма. В клетках глюкоза при участии ряда ферментов окисляется до H₂O и CO_2. Одновременно освобождается энергия которая используется организмом при реакциях синтеза и при мышечной работе.

 Клетки головного мозга в отличии от других клеток организма не могут депонировать глюкозу. Кроме того если уровень глюкозы в крови падает ниже уровне 60-70% (т.е 60-70мг на 10 мл крови), то почти прекращается переход глюкозы из крови в нервные клетки. При таком низком содержании сахара в крови появляются судороги, потеря сознания и наступает угроза жизни. У практически здорового человека автоматически поддерживается оптимальный уровень глюкозы в крови (80-120 мг%).

 Если с пищей поступает недостаточное количество сахара то он синтезируется из жиров и белков. Излишки сахара после приема пищи, богатой углеводами превращается в печени в и мышцах в гликоген и там откладывается (депонируется).Этот процесс регулируется гормоном поджелудочной железы-инсулином. При нарушении функции поджелудочной железы развивается тяжелое заболевание – диабет.

Депонирование углеводов, использование углеводных запасов печени и все другие процессы углеводного обмена регулируются центральной нервной системой. Большое значение в регуляции

 

 

углеводного обмена имеет кора больших полушарий. Одним из примеров этого может служить условнорефлекторное увеличение концентрации глюкозы в крови у спортсменов в предстартовом состоянии.

Эфферентные нервные пути, обеспечивающие регуляцию углеводного обмена, относятся к вегетативной нервной системе. Симпатические нервы усиливают процессы расщепления и выход гликогена из печени. Парасимпатические нервы, наоборот, стимулируют депонирование гликогена. Нервные импульсы могут воздействовать либо прямо на клетки печени, либо косвенно,. Через железы внутренней секреции. Гормон мозгового слоя надпочечника адреналин способствует выходу углеводов из депо. Гормон поджелудочной железы инсулин обеспечивает их депонирование. Кроме этих гормонов в регуляции углеводного обмена участвуют гормоны коркового слоя надпочечников, щитовидной железы и передней доли гипофиза.

В сахаре содержится 95% углеводов, в меде -76%, в шоколаде – 49%, в картофеле – 18%, в молоке – 5%, в печени – 4%, в изюме – до 65%.

Обмен жиров. Жиры – важный источник энергии в организме, необходимая составная часть клеток. Излишки жиров могут депонироваться в организме. Откладываются они главным образом в подкожной жировой клетчатке, сальнике, печени и других внутренних органах. Общее количество жира у человека может составлять 10 – 12% массы тела, а при ожирении – 40 - 50%.

В желудочно-кишечном кишечном тракте жир распадается на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в тонком кишечнике. Затем он вновь синтезируется в клетках слизистой кишечника. Образовавшийся жир качественно отличается от пищевого и является специфическим для человеческого организма. В организме жиры могут синтезироваться также из белков и углеводов.

Жиры, поступающие в ткани из кишечника и из жировых депо, путем сложных превращений окисляются, являясь, таким образом, источником энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. В связи с тем что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жира больше, чем для окисления углеводов. Как энергетический материал жир используется в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной деятельности окисляются углеводы. Через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько интенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается в результате расщепления жира.

Жир используется как пластический и энергетический материал. Он покрывает различные органы. Предохраняя их от механического воздействия.

 

 

Скопления жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов. Подкожная жировая клетчатка, являясь плохим проводником тепла, защищает тело от излишних теплопотерь. Жир входит в состав секрета сальных желез,. Предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания при соприкосновении с водой, является необходимым компонентом пищи. Пищевой жир содержит некоторые жизненно важные витамины.

 Обмен липидов в организме регулируется центральной нервной системой. При повреждении некоторых ядер гипоталамуса жировой обмен нарушается и происходит ожирение организма или его истощение. Нервная регуляция жирового обмена осуществляется путем прямых воздействий на ткани (трофическая иннервация) или через железы внутренней секреции. В этом процессе участвуют гормоны гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез. При недостаточной функции гипофиза, щитовидной и половых желез происходит ожирение.

 В 100 г топленого или растительного масла содержится 95 г жира, сметаны – 24 г, молока-4г, свинины жирной-37 г.,баранины-29 г, печени, почек-5 г, гороха-3г, овощей-0,1 -0,3г,