§ 20. Кровообращение. Сердце: строение и функции. Работа сердца

Как усложнялось строение сердца позвоночных животных от рыб до млекопитающих (ил. 55)?

Выполнение основных функций крови обусловлено ее постоянной циркуляцией в организме. Вспомните, какая система органов обеспечивает движение крови и какие органы входят в ее состав (§ 3).

КРОВООБРАЩЕНИЕ — движение крови по замкнутой системе кровеносных сосудов и сердца, обеспечивающее обмен веществ между организмом и внешней средой.

Строение сердца. Центральным органом кровеносной системы человека является сердце. У человека оно величиной с кулак. Хотя масса сердца незначительна (до 250-360 г, что составляет около 1/200 массы тела человека), однако оно выполняет титаническую работу. В состоянии покоя сердце делает около 60-80 сокращений в минуту, за сутки оно сокращается около ста тысяч раз, за 70 лет — более 2 500 000 000 раз.

Сердце — мышечный полый орган конусообразной формы. Расположено оно асимметрично в грудной полости за грудиной (двумя третями — в ее левой половине, а одной третью — в правой) и почти полностью окружено легкими. Снизу к сердцу прилегает диафрагма. Сердце содержится в околосердечной сумке, образованной соединительной тканью (ил. 56). На ее внутренней поверхности выделяется жидкость, увлажняющая сердце.

Сплошная продольная мышечная перегородка делит сердце на две изолированные друг от друга половины — правую и левую. В верхней части обеих половин расположены правое и левое предсердия, в нижней части — правый и левый желудочки (ил. 58). Таким образом, сердце человека, как и всех млекопитающих, четырёхкамерное.

В правое предсердие по верхней и нижней полым венам кровь поступает из всех частей тела. Из правого желудочка выходит легочный ствол, через который венозная кровь поступает в четыре легочные артерии, а далее — в легкие.

В левое предсердие впадают четыре легочные вены, несущие артериальную кровь от легких. Из левого желудочка выходит аорта, по которой артериальная кровь движется к органам и тканям тела (ил. 57). В правой части сердца содержится венозная кровь, в левой — артериальная.

Важными для работы сердца являются клапаны (два створчатых и два полулунных), препятствующие обратному течению крови (ил. 58).

Двустворчатый клапан расположен между левыми предсердием и желудочком. Он состоит из двух створок. Трехстворчатый клапан находится между правыми предсердием и желудочком и состоит из трех створок. Эти клапаны не допускают возврата крови в предсердия из желудочков при их сокращениях.

Один полулунный клапан расположен между левым желудочком и аортой и препятствует возвращению крови в сердце из аорты при расслаблении левого желудочка. Второй полулунный клапан находится между правым желудочком и легочным стволом и препятствует возвращению крови из легочного ствола в сердце при расслаблении правого желудочка. Каждый полулунный клапан состоит из трех похожих на карманы листков. Свободным краем карманы направлены в сторону сосудов.

Строение стенки сердца. Стенка сердца состоит из трех оболочек: наружной (эпикард), средней (миокард) и внутренней (эндокард).

Эпикард покрывает сердце снаружи, а эндокард выстилает его изнутри. Эпикард и эндокард образованы соединительной тканью и покрыты однослойным эпителием. Миокард, или собственно сердечная мышца, в разных частях сердца имеет разную толщину. Миокард желудочков толще, чем миокард предсердий, что хорошо видно на ил. 58. Это обусловлено тем, что желудочки выполняют большую, по сравнению с предсердиями, работу по перекачке крови. Особенно толстой является стенка левого желудочка (9-11 мм).

Свойства сердечной мышцы. Для сердечной мышцы характерны возбудимость, сократимость, проводимость. Вспомните из § 2, что означают эти понятия.

Возбудимость миокарда. Известно, что сердечная мышечная ткань обладает поперечной исчерченностью (ил. 12 в), а ее волокна плотно прилегают друг к другу. Это обусловлено наличием клеточных контактов, через которые возбуждение быстро распространяется на соседние клетки и охватывает весь миокард. В результате миокард сокращается. Сокращение сердца происходит по принципу «все или ничего»: пороговая сила раздражителя вызывает максимальное сокращение всех мышечных волокон сердца («все»), а сила раздражителя меньше пороговой не вызывает никаких действий мышц («ничего»).

Сократимость миокарда имеет свои особенности. В ответ на раздражение возникает возбуждение, в результате которого сначала сокращаются предсердия, затем — желудочки. Это и обеспечивает согласованную работу сердца.

Проводимость миокарда. В миокарде, кроме мышечных волокон, содержатся особые нетипичные мышечные клетки, которые утратили способность сокращаться, но сохранили способность самовозбуждаться и проводить электрические импульсы. Возбуждение передается как по волокнам миокарда, так и по нетипичным мышечным клеткам, которые образуют проводящую систему сердца (ил. 59). Элементы проводящей системы сердца расположены во

всех его отделах.

Так, в стенке правого предсердия проводящие элементы представлены особым узлом, где возникает импульс сердечного сокращения, частота которого составляет 60-80 ударов в минуту. Этот узел называется водителем ритма. От него возбуждение распространяется на другие элементы проводящей системы сердца, что приводит к сокращению миокарда. Способность сердца ритмически сокращаться без внешних раздражителей и участия нервной системы под воздействием электрических импульсов, возникающих в самом сердце, называется авто-матией сердца.

Кровоснабжение сердца. Сердце, обеспечивая кровью весь организм человека, также требует постоянного поступления кислорода и питательных веществ. Причем для нормальной деятельности оно имеет большую, чем другие органы человека, потребность в этих веществах. Обмен веществ в миокарде происходит в 10-20 раз интенсивнее, чем в любом другом органе человека. Поэтому на питание сердца расходуется 20 % энергетических ресурсов, используемых организмом. Кровоснабжение сердца осуществляется специальными коронарными артериями (ил. 57). По коронарным артериям в сутки протекает в среднем 350 л крови.

Работа сердца. Предсердия и желудочки сердца могут находиться в двух состояниях: сокращенном и расслабленном. Сокращение и расслабление предсердий и желудочков происходят в определенной последовательности и строго согласованы во времени.

Одно полное сокращение и расслабление предсердий и желудочков составляет сердечный цикл. Продолжительность сердечного цикла зависит от частоты сердечного сокращения (ЧСС). У нетренированного взрослого здорового человека в состоянии покоя она составляет 60-80 уд./мин. Соответственно время одного сердечного цикла — менее 1 с.

Рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла (ил. 60).

Сердечный цикл начинается с сокращения предсердий, которое длится 0,1 с. За это время кровь из предсердий выталкивается в расслабленные желудочки. После этого наступает сокращение желудочков, которое длится 0,3 с.

Кровь из левого желудочка выталкивается в аорту, а из правого — в легочную артерию. Следующие 0,4 с вся сердечная мышца находится в фазе общего расслабления. Период отдыха (0,4 с) достаточен для восстановления работоспособности сердечной мышцы.

Таким образом, сердечный цикл длится 0,8 с и состоит из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков, общего расслабления предсер-

дий и желудочков. В течение сердечного цикла предсердия находятся в расслабленном состоянии 0,7 с, а желудочки — 0,5 с. Поэтому сердечная мышца способна работать, не уставая, в течение всей жизни человека.

При каждом сокращении желудочков в аорту выталкивается определенная порция крови. Ее объем в норме составляет 50-70 мл. За одну минуту сердце взрослого здорового нетренированного человека в состоянии физического и эмоционального покоя при нормальной ЧСС перекачивает 4,5-5,0 л крови. У этого же человека при физической нагрузке количество крови, перекачиваемой сердцем за 1 мин, увеличивается до 15,0-20,0 л. У спортсменов эта величина может достигать 30-40 л/мин. Систематические тренировки способствуют увеличению массы и размеров сердца, повышают его силу.

Кровообращение. Сердце. Предсердия. Желудочки. Свойства миокарда. Автоматия сердца. Работа сердца. Сердечный цикл

Если повреждаются элементы проводящей системы сердца (не генерируются и не распространяются должным образом электрические импульсы), возникают сердечные заболевания. Кардиологи научились предотвращать такие сбои: они вшивают в сердечную мышцу электронный кардиостимулятор, заставляющий сердце сокращаться в должном ритме. Его имплантируют пациентам с тяжелыми симптомами, когда частота пульса низкая (менее 60 уд./мин) или когда нужно замедлить слишком быстрый ритм сердцебиения (более 100 уд./мин).

Американские медики провели уникальную операцию: им удалось оживить сердце лабораторной крысы, которая сдохла за несколько дней до проведения опыта. Для «возрождения» сердца ученые использовали стволовые клетки. Метод заключается в модификации структуры и удалении непригодных клеток сердца таким образом, чтобы основные структуры миокарда оставались невредимыми. По мнению ученых, в будущем с помощью нового метода можно будет регенерировать сердце человека. Выскажите свое отношение к этому открытию. Какие перспективы для человечества в целом и для каждого человека в частности оно имеет?

1. По ил. 57 охарактеризуйте строение сердца. 2. Какие клапаны есть в сердце? Где они расположены? Какое значение для работы сердца они имеют? 3. Охарактеризуйте особенности строения сердечной мышцы. 4. Какими свойствами обладает миокард? 5. Какова роль автоматии сердца в жизнедеятельности организма? 6. Что такое сердечный цикл? Охарактеризуйте его фазы. 7. Почему сердце способно неутомимо работать в течение всей жизни человека? 8. Объясните взаимосвязь строения и функций сердца.

9.    Решите задачи. 1. Исходя из продолжительности фаз сердечного цикла, определите, сколько времени у 80-летнего мужчины в течение жизни отдыхали мышцы предсердий и желудочков сердца. 2. Сердце нетренированного человека в состоянии покоя делает в среднем 72 уд./мин, выталкивая при этом в аорту 5070 мл крови, а у спортсмена таких сокращений бывает только 50. Каким образом спортсмен возмещает потребность в кислороде при такой ЧСС?

10.    В День святого Валентина (14 февраля) влюбленные дарят друг другу открытки-валентинки, на которых символически изображено сердце. Почему сердце стало символом этого праздника?

Это материал учебника Биология 8 класс Мищук