§ 20. Система кровообігу. Серце: будова та функції. Робота серця

Як ускладнювалась будова серця хребетних тварин від риб до ссавців (іл. 55)?

Виконання основних функцій крові зумовлено її постійною циркуляцією в організмі. Пригадайте, яка система органів забезпечує рух крові та які органи входять до їі складу(§ 3).

Центральним органом кровоносної системи людини є серце. У людини воно завбільшки з кулак. Хоча маса серця незначна (до 250-360 г, що становить близько 1/200 маси тіла людини), проте воно виконує титанічну роботу. У стані спокою серце робить близько 60-80 скорочень за хвилину, за добу воно скорочується близько ста тисяч разів, за 70 років — понад 2,5 млрд разів.

Будова серця. Серце — м’язовий порожнистий орган конусоподібної форми.

Розташоване воно асиметрично в грудній порожнині за грудиною (двома третинами — у її лівій половині, а однією третиною — у правій) і майже повністю оточене легенями. Знизу до серця прилягає діафрагма. Серце міститься в навколосерцевій сумці, що утворена сполучною тканиною (іл. 56). На її внутрішній поверхні виділяється рідина, що зволожує серце.

Суцільна поздовжня м’язова перегородка ділить серце на дві ізольовані одна від одної частини — праву й ліву. У верхній частині обох половин розташовані праве й ліве передсердя, у нижній частині — правий і лівий шлуночки (іл. 58). Отже, серце у людини, як і в усіх ссавців, чотирикамерне.

У праве передсердя по верхній і нижній порожнистих венах кров надходить з усіх частин тіла. Із правого шлуночка виходить легеневий стовбур, через який венозна кров надходить до чотирьох легеневих артерій, а далі — до легень.

У ліве передсердя впадають чотири легеневі вени, які несуть артеріальну кров від легень. З лівого шлуночка виходить аорта, по якій артеріальна кров рухається до органів і тканин тіла (іл. 57). У правій половині серця міститься венозна кров, у лівій — артеріальна.

Важливими для роботи серця є клапани (два стулкові і два півмісяцеві), які перешкоджають зворотному плину крові (іл. 58).

Двостулковий клапан розташований між лівими передсердям і шлуночком. Він складається з двох стулок. Тристулковий клапан міститься між правими передсердям та шлуночком і складається з трьох стулок. Ці клапани не допускають повернення крові в передсердя зі шлуночків під час їх скорочення, ашований між лівим шлуночком та срові в серце з аорти під час розслаб-

Другий півмісяцевий клапан міститься між правим шлуночком та легеневим стовбуром і перешкоджає поверненню крові з легеневого стовбура в серце під час розслаблення правого шлуночка. Кожен півмісяцевий клапан складається з трьох подібних до кишеньок листків. Вільним краєм кишеньки спрямовані в бік судин.

Будова стінки серця. Стінка серця складається з трьох оболонок: зовнішньої (епікард), середньої (міокард) і внутрішньої (ендокард).

Епікард огортає серце ззовні, а ендокард вистилає його внутрішню поверхню. Вони утворені сполучною тканиною, вкриті одношаровим єні- ' телієм. Міокард, або власне серцевий м’яз, у різних частинах серця має \ різну товщину. Міокард шлуночків є товстішим за міокард передсердь, і що добре видно на іл. 58. Це зумовлено тим, що шлуночки виконують більшу роботу з перекачування крові порівняно з передсердями. Особливо товстою є стінка лівого шлуночка (9-11 мм).

Властивості серцевого м’яза. Для серцевого м’яза властиві збудливість, скоротливість, провідність. Пригадайте з § 2, що означають ці поняття.

Збудливість міокарда. Відомо, що серцева м’язова тканина має поперечну посмугованість (іл. 12 в) і її волокна щільно прилягають одне до одного. Це зумовлено наявністю клітинних контактів, через які збудження швидко поширюється на сусідні клітини й охоплює весь міокард. Унаслідок цього міокард скорочується. Скорочення серця відбувається за принципом «усе або нічого»: порогова сила подразника викликає максимальне скорочення всіх м’язових волокон серця («усе»), а сила подразника, менша за порогову, не спричиняє жодних дій м’язів («нічого»).

Скоротливість міокарда має свої особливості. У відповідь на подразнення виникає збудження, унаслідок якого спочатку скорочуються передсердя, потім — шлуночки. Це й забезпечує узгоджену роботу серця.

Провідність міокарда. У міокарді, крім м’язових волокон, є особливі нетипові м’язові клітини, які втратили здатність скорочуватися, але зберегли здатність самозбуджуватися і проводити електричні імпульси.

Збудження передається як по волокнах міокарда, так і по нетипових м’язових клітинах, які утворюють провідникову систему серця (іл. 59).

Елементи провідникової системи серця розміщені в усіх його відділах.

Так, у стінці правого передсердя провідникові елементи представлені особливим вузлом, де виникає імпульс серцевого скорочення, частота якого становить 60-80 уд./хв. Цей вузол називають водієм ритму. Від нього збудження поширюється на інші елементи провідникової системи

серця, що зумовлює скорочення міокарда. Здатність серця ритмічно скорочуватися без зовнішніх подразників та участі нервової системи під впливом електричних імпульсів, що виникають у самому серці, називають автоматією серця.

Кровопостачання серця. Серце, забезпечуючи кров’ю весь організм людини, також потребує постійного надходження кисню та поживних речовин. Причому для нормальної діяльності воно має більшу потребу в цих речовинах, ніж інші органи людини. Обмін речовин у міокарді відбувається в 10-20 разів інтенсивніше, ніж у будь-якому іншому органі людини. Тому на живлення серця витрачається 20 % енергетичних ресурсів, які використовує організм. Кровопостачання серця здійснюється спеціальними коронарними, або вінцевими, артеріями (іл. 57). По коронарних артеріях за добу протікає в середньому 350 л крові.

Робота серця. Передсердя і шлуночки серця можуть перебувати в двох станах: скороченому та розслабленому. Скорочення й розслаблення передсердь і шлуночків відбувається у певній послідовності й строго узгоджені в часі.

Одне повне скорочення та розслаблення передсердь і шлуночків становить серцевий цикл. Тривалість серцевого циклу залежить від частоти серцевого скорочення (ЧСС). У нетренованої дорослої здорової людини в стані спокою вона становить 60-80 ударів за хвилину. Відповідно час одного серцевого циклу менший за 1 с.

Розглянемо роботу серця на прикладі одного серцевого циклу (іл. 60). Серцевий цикл починається зі скорочення передсердь, яке триває 0,1 с. За цей час кров з передсердь виштовхується до розслаблених шлуночків. Після цього настає скорочення шлуночків, яке триває 0,3 с. Кров з лівого шлуночка виштовхується до аорти, а з правого — до легеневих артерій. Наступних 0,4 с весь серцевий м’яз перебуває у фазі загального розслаблення. Період відпочинку (0,4 с) достатній для відновлення працездатності серцевого м’яза.

Таким чином, серцевий цикл триває 0,8 с й складається з трьох фаз: скорочення передсердь, скорочення шлуночків, загального розслаблення передсердь і шлуночків.

Протягом серцевого циклу передсердя перебувають у розслабленому стані 0,7 с, а шлуночки — 0,5 с. Тому серцевий м’яз здатний працювати не втомлюючись протягом усього життя людини.

Під час кожного скорочення шлуночків в аорту виштовхується певна порція крові. Її об’єм в нормі становить 50-70 мл. За одну хвилину серце дорослої здорової нетренованої людини в стані фізичного та емоційного спокою за нормальної ЧСС становить 4,5-5,0 л. У цієї ж людини за фізичного навантаження кількість крові, що перекачується серцем за 1 хв,

збільшується до 15,0-20,0 л. У спортсменів ця величина може досягати 30-40 л/хв. Систематичні тренування сприяють збільшенню маси та розмірів серця, підвищують його силу.

Передсердя. Шлуночки» СтуЛїССБі ІСЛаллаліжІ* Півмісяцеві клапани. Міокард. Властивості міокарда. Автоматія серця. Робота серця. Серцевий цикл

Якщо пошкоджуються елементи провідникової системи серця (не генеруються і не поширюються належним чином електричні імпульси), виникають серцеві хвороби.

Кардіологи навчилися запобігати таким збоям: вони вшивають у серцевий м’яз електронний кардіостимулятор, який примушує скорочуватися серце в належному ритмі. Його імплантують пацієнтам з тяжкими симптомами, коли частота пульсу низька (менше 60 уд./хв) або ж коли потрібно сповільнити надто швидкий ритм серцебиття (понад 100 уд./хв).

Американські медики зробили унікальну операцію: їм вдалося оживити серце лабораторного щура, який здох за кілька днів до проведення досліду. Науковці для «відродження» серця використали стовбурові клітини. Метод полягає в модифікації структури й видаленні непридатних клітин серця таким чином, щоб основні структури міокарда залишались неушкодженими. На думку авторів, у майбутньому за допомогою нового методу можна буде регенерувати серце людини.

Висловте своє ставлення до цього відкриття. Які перспективи для людства в цілому та для кожної людини зокрема воно має?

1. За іл. 57 охарактеризуйте будову серця. 2. Які клапани є в серці? Де вони розміщені? Яке значення для роботи серця вони мають?

3. Схарактеризуйте особливості будови серцевого м’яза. 4. Які властивості притаманні міокарду? 5. Яку роль відіграє автоматія серця в

життєдіяльності організму? 6. Що таке серцевий цикл? Охарактеризуйте його фази. 7. Чому серце здатне невтомно працювати протягом усього життя людини? 8. Поясніть взаємозв’язок будови та функцій серця.

9. Розв’яжіть задачі.

Задача 1. Виходячи з тривалості фаз серцевого циклу, визначте, скільки часу у 80-річної людини протягом життя відпочивали м’язи передсердь, шлуночків серця.

Задача 2. Серце нетренованої людини в стані спокою робить у середньому 72 уд./хв, виштовхуючи при цьому до аорти 50-70 мл крові, а в спортсмена таких скорочень буває лише 50. У який спосіб спортсмен покриває потреби в кисні за такої ЧСС?

10. У День святого Валентина (14 лютого) прийнято дарувати листівки-валентинки, на яких символічно зображене серце. Чому серце стало символом цього свята?

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Міщук