Текст книги "Физическая культура студентов специального учебного отделения"

Сердечно-сосудистая система и ее функции

Кровь вместе с лимфой и межтканевой жидкостью составляет внутреннюю среду организма, в которой протекает жизнедеятельность всех клеток и тканей. Она представляет собой своеобразную форму ткани и характеризуется следующими особенностями:

• является жидкой средой, содержащей форменные элементы;

• находится в постоянном движении;

• составные части крови в основном образуются и разрушаются вне ее.

Значение сосудистой системы заключается в том, что при ее посредстве происходит перемещение между различными органами веществ, как поступающих в организм, так и удаляемых из него. Существуют также и специфические продукты, которые необходимы для нормального развития. К ним относятся гормоны. В сосудистой системе различают кровеносную и лимфатическую системы.

Кровь – жидкая ткань (ткани внутренней среды), непрерывно циркулирующая по кровеносной системе, проникающая во все органы и ткани и как бы связывающая их собой. В крови происходит размножение клеток, клетки образуются в кроветворных органах.

Костный мозг – орган образования клеток крови. В нем формируются и размножаются стволовые клетки, которые дают начало всем клеткам крови и иммунной системы. Клетки иммунной системы – это лимфоциты. Различают красный костный мозг, который расположен в губчатом веществе плоских и коротких костей, и желтый костный мозг, который заполняет полости диафизов длинных трубчатых костей.

Селезенка выполняет функции периферического органа иммунной системы. Она имеет красно-бурую окраску, мягкую консистенцию. В селезенке происходит разрушение эритроцитов, а также дифференцировка лимфоцитов.

Кровь состоит из форменных элементов: эритроцитов (красные кровяные пластинки), лейкоцитов (белые кровяные клетки), тромбоцитов (кровяные пластинки) и жидкой части плазмы. Плазма крови лишена фибриногена (фермент белок) и называется сывороткой. У взрослого человека общее количество крови составляет 5–8 % от массы тела, что соответствует 5–6 л. Потеря 1/3 количества крови опасна для жизни.

Эритроциты – красные кровяные клетки, имеющие форму круглой вогнутой пластинки. Эритроциты заполнены особым белком – гемоглобином, который способен образовывать соединение с кислородом (оксигемоглобин) и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким.

Количество эритроцитов в крови примерно в тысячу раз больше, чем лейкоцитов. Поэтому эритроциты составляют 90 % всего объема, приходящегося на долю форменных элементов крови.

Лейкоциты – обычные клетки (белые кровяные тельца), содержащие ядро и протоплазму. Они выполняют защитную функцию, уничтожают инородные тела и болезнетворные микробы (фагацитоз).

Тромбоциты – это мелкие, безъядерные пластинки неправильной формы диаметром 2–5 микрон. Они играют важную роль в сложном процессе свертывания крови.

Схема свертывания крови такова:

• первая фаза – образование протромбиназы;

• вторая фаза – образование тромбина;

• третья фаза – образование фибрина. Фибрин служит структурным материалом при заживлении ран.

Плазма крови человека представляет собой бесцветную жидкость, содержащую 90–92 % воды и 8–10 % твердых веществ, к которым относятся глюкоза, белки, жиры, различные соли, гормоны, витамины, продукты обмена веществ. В плазме крови находятся антитела, создающие иммунитет (невосприимчивость) организма к ядовитым веществам инфекционного или какого-другого происхождения. Плазма участвует в транспортировке углекислого газа к легким.

Выделяют четыре группы крови (I, II, III, IV). Классификация групп крови основана на сравнении антигенов, находящихся в эритроцитах (агглютиногенн), и антител, имеющихся в плазме (агглютины). Выделяют агглютиногены А и В и агглютинины альфа и бета. Агглютиноген А и агглютинин альфа, а также агглютиноген В и агглютинин бета называются одноименными. В крови человека не могут содержаться одноименные вещества. При встрече одноименных веществ возникает реакция агглютинации (склеивание эритроцитов), т. е. процесс несовместимости крови. Человек, дающий кровь, является донором; человек, который принимает кровь от донора, – реципиентом (табл. 2). При переливании крови необходимо учитывать резус-фактор.

Таблица 2

Агглютинация при переливании крови людей разных групп

Физиологические функции крови:

• транспортная – заключается в переносе всех необходимых для жизнедеятельности организма веществ (питательные вещества, газы, гормоны, ферменты);

• дыхательная – в доставке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

• питательная – в переносе аминокислот, глюкозы, жиров, витаминов, ферментов и минеральных веществ от органов пищеварения к тканям, системам, депо;

• терморегуляторная – в переносе тепла от органов и тканей, в которых оно вырабатывается, к органам, отдающим тепло, что поддерживает температурный гомеостаз;

• выделительная – в переносе продуктов обмена (мочевина, вода, соли и др.) от мест их образования к органам выделения (почки, легкие, потовые и слюнные железы);

• защитная функция крови – в формировании иммунитета, который может быть врожденным и приобретенным;

• регуляторная функция – в осуществлении как гуморальной (перенос кровью гормонов, газов, минеральных веществ), так и рефлекторной регуляции, связанной с влиянием крови на интерорецепторы сосудов.

Кровеносную систему образуют сердце и замкнутая сеть кровеносных сосудов – артерий, вен, капилляров, пронизывающих все ткани и органы тела. Кровь циркулирует по единой замкнутой системе сосудов, в которой различают большой круг и малый круг кровообращения. Движение крови по кровеносным сосудам обеспечивается, главным образом, работой сердца – центрального органа системы.

Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке, откуда выходит аорта, и заканчивается в правом предсердии. Поступившая в аорту кровь разносится по всему телу ко всем органам и тканям. Через стенку капилляров из крови в ткани переходят питательные вещества и кислород, а из тканей в кровь поступают продукты обмена веществ и углекислый газ. Здесь кровь из артериальной переходит в венозную, которая по двум крупным сосудам (верхней и нижней полым венам) впадает в правое предсердие.

Из правого предсердия венозная кровь переходит в правый желудочек, а оттуда в легочную артерию, по которой попадает в легкие, где происходит газообмен, и после газообмена кровь становится опять артериальной и оттекает в левое предсердие. Этот круг кровообращения называют легочным или малым.

Сердце с кровеносными сосудами (артерии, вены, капилляры) и лимфатическая система вместе с органами иммуногенеза составляют сосудистую систему (рис. 3 прил. 3).

Сосуды, несущие кровь от сердца, называются артериями, а сосуды, по которым кровь течет к сердцу, – венами. Между артериями и венами располагаются самые мелкие сосуды – капилляры. Артерии, вены и капилляры представляют собой трубки различного диаметра.

Стенки артерий и вен состоят из трех оболочек: внутренней, средней и наружной. Внутренняя оболочка состоит из рыхлой соединительной ткани. Средняя оболочка представлена гладкой мышечной тканью. Наружная оболочка состоит из соединительной ткани, в которой проходят сосуды и нервы. Капилляры состоят из одного слоя – эндотелиальных клеток и базальной мембраны. Их размеры невелики – от 7–8 до 20–30 мкм. Суммарный просвет капилляров превосходят диаметр аорты в 600–800 раз.

Вены имеют значительно более тонкие стенки, чем артерии. Артерии не имеют клапанов. Характерную особенность многих вен составляют клапаны. Клапаны имеют форму карманов, открытых в сторону сердца, что исключает обратный ток крови. Полые вены клапанов не имеют.

Благодаря деятельности сердца и сосудов обеспечивается непрерывное движение крови в организме. Источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосудам, является работа сердца.

Движение крови по сосудам обусловлено градиентом давления в артериях и венах. Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца, его сократительная способность. Сопротивление кровотоку зависит, прежде всего, от диаметра сосудов, их длины и тонуса, а также от объема циркулирующей крови. На протяжении сердечного цикла давление в артериях неодинаково: оно выше в момент систолы и ниже при диастоле.

Наибольшее давление называется систолическим (максимальное), наименьшее – диастолическим (минимальное). Уровень систолического давления зависит, в первую очередь, от силы сокращения миокарда, а также емкости и тонуса сосудов, вязкости крови. В состоянии покоя у взрослого человека артериальное давление (АД) систолическое 110–120 мм рт. ст., диастолическое 60–80 мм рт. ст. По данным Всемирной организации здравоохранения, артериальное давление 120/80 является нормальным. Свыше 140/90 является гипертоническим. Давление 100/60 является гипотоническим. Необходимо учитывать возраст человека. Чем старше человек, тем выше давление, у детей оно ниже, чем у взрослых. Должный показатель артериального давления можно подсчитать по следующей формуле:

для лиц от 7 до 20 лет: систолическое АД = 1,7 × возраст + 83;

диастолическое АД = 1,6 × возраст + 42;

для лиц от 20 до 80 лет: систолическое АД = 0,4 × возраст + 109;

диастолическое АД = 0,3× возраст + 67.

Функции кровеносной системы заключаются:

• в снабжении организма питательными веществами и кислородом;

• обеспечении гормонами;

• удалении продуктов обмена веществ;

• выравнивании температуры тела.

Центральным органом кровеносной системы является сердце.

Сердце представляет собой полый мышечный орган, имеющий форму конуса, расположенного в грудной полости, позади грудины. Расширенная часть сердца называется основанием, а суженная нижняя – верхушкой. Вес сердца человека колеблется от 250–360 г и зависит как от величины тела, так и от вида труда, физического развития и возраста. Оно помещается в околосердечной сумке – перикарде. Перикард укрепляет сердце на сосудах, а выделяемая его клетками жидкость облегчает скольжение органа при сокращении.

Сердце разделено продольной перегородкой на две половины, не сообщающиеся между собой, – правую и левую. В верхней части обеих половин расположены правое и левое предсердия, в нижней – правый и левый желудочки. Каждое предсердие сообщается с соответствующим желудочком посредством предсердно-желудочкового отверстия. Эти отверстия закрываются клапанами, имеющими створчатое строение. Клапан между левым предсердием и желудочком двухстворчатый, или митральный, а между правым предсердием и желудочком – трехстворчатый.

Стенки сердца состоят из трех оболочек: наружной – эпикард; средней – миокард; внутренней – эндокард. Эпикард – серозная оболочка сердца. Миокард – самый значительный слой, образован поперечнополосатой мышцей, которая отличается от скелетных тем, что ее волокна переходят друг в друга, образуя узкоплетистую сеть. Эндокард – тонкая оболочка, выстилающая полости сердца. По строению эндокард схож со строением сосудов.

К основным свойствам сердечной мышцы относятся: автоматия, возбудимость, проводимость и сократимость. Автоматия – это способность сердца к ритмическому сокращению без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом органе. Возбудимость сердца проявляется в возникновении возбуждения при действии на него электрических, химических, термических и других раздражителей. Проводимость сердца обеспечивает распространение возбуждения от клеток-водителей ритма по всему миокарду. Проведение возбуждения по сердцу осуществляется электрическим путем. Сократимость сердечной мышцы обуславливает увеличение напряжения или укорочение ее мышечных волокон при возбуждении.

Сокращение сердечной мышцы называется систолой, а ее расслабление – диастолой. Период, включающий систолу и диастолу, составляет сердечный цикл. Длительность сердечного цикла зависит от частоты сердечных сокращений (ЧСС). Например, при ритме частоты сердечных сокращений 75 ударов в минуту она оставляет 0,8 с.

Пульс – это ритмичные колебания стенок артерий при прохождении по ним крови. Колебания эти возникают благодаря сокращениям сердца. Пульс определяется чаще всего на лучевой, сонной или височной артериях и в области сердца. Ритм работы сердца зависит от пола, возраста, массы тела, тренированности. У молодых здоровых людей ЧСС составляет 60–80 уд/мин. ЧСС менее 60 уд/мин. называется брадикардией, а более 90 уд/мин – тахикардией.

Лимфатическая система образует сосудистое русло. Ее звеньями служат лимфатические капилляры, лимфатические сосуды, лимфатические стволы, лимфатические протоки и лимфатические узлы. Все они заполнены жидким содержанием – лимфой. Лимфа – прозрачная жидкость, содержащая форменные элементы лимфоциты (белые кровяные тельца) и небольшое количество эозинофилов и моноцитов. Ее белковый и клеточный состав значительно изменяется на пути продвижения по лимфатической системе. В узлах лимфа обогащается лимфоцитами, которые в них размножаются. Здесь обезвреживаются ядовитые вещества, задерживаются и фагоцитируются микробы и различные взвешенные в лимфе частицы, заносимые сюда из тканей. Каждый лимфатический узел или группа узлов собирает и контролирует лимфу в определенной области тела, служит ее биологическим фильтром. Поэтому при появлении на руке какого-нибудь гнойного процесса, например нарыва, набухают прежде всего локтевые и подмышечные узлы. Лимфоциты играют важнейшую роль в процессе образования иммунитета организма, а также активно участвуют в нейтрализации различных токсических веществ. К сожалению, лимфоциты не всегда могут выполнять свою роль в образовании эффективной системы иммунитета. В частности, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий грозное заболевание СПИД, может резко снижать иммунологическую защиту организма.

Функции лимфатической системы следующие:

• поддержание объема и состава тканевой жидкости, а также гуморальной связи между тканевой жидкостью всех органов и тканей;

• осуществление всасывания и переноса пищевых веществ;

• перенос плазмоцидов в костный мозг и к месту повреждения мигрирующих лимфоцитов. По лимфатической системе переносятся клетки злокачественных новообразований (метастазы).

Дыхательная система и ее функции

Дыханием называется совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окислительно-восстановительных реакций и выведение из организма углекислого газа. Обмен газов, или потребление кислорода и выведение углекислого газа, между организмом и окружающей газовой средой осуществляется путем сложного взаимодействия систем дыхания, кровообращения и крови. Газообмен является многозвеньевым процессом. Поступающий в легкие кислород переходит в кровь, доставляется к тканям, переходит через стенки капилляров в межтканевую жидкость и утилизируется клетками. Углекислый газ из тканей поступает в кровь, доставляется к легким и переходит в альвеолярный воздух, состав которого поддерживается на относительно определенном уровне за счет вентиляции легких.

Дыхательная система объединяет органы, которые выполняют воздухоносную и дыхательную (или газообменную) функцию. К воздухоносным органам относятся полость рта, носоглотка, гортань, трахея, бронхи; к дыхательным – легкие (рис. 4 прил. 3).

Характерной особенностью строения дыхательных путей является наличие хрящевой основы в их стенках, в результате чего они не спадаются. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь.

Носовая полость – это начальный отдел дыхательных путей и одновременно орган обоняния. Проходя через полость носа, воздух или охлаждается, или согревается, увлажняется и очищается. Полость носа формируется наружным носом и костями лицевого черепа и делится перегородкой на две симметричные половины. Спереди входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Перегородка носа состоит из перепончатой, хрящевой и костной частей. В каждой половине полости носа выделяют преддверие полости носа. Внутри оно покрыто кожей, содержащей потовые, сальные железы и жесткие волоски, которые задерживают частицы пыли.

Гортань выполняет функции дыхания, звукообразования и защиты нижних дыхательных путей от попадания в них инородных частиц. Она расположена в передней части шеи, на уровне IV–VII шейных позвонков. Сверху гортань подвешена к подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Скелет составляют непарные и парные хрящи. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания.

Трахея – непарный орган, через который воздух поступает в легкие и наоборот. Трахея имеет трубку длиной 9–10 см, поперечный диаметр 15–18 мм. Основу трахеи составляют 16–20 гиалиновых хрящевых полуколец, соединенных между собой кольцевыми связками. Трахея начинается на уровне нижнего края VI шейного позвонка и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Различают шейную и грудную части трахеи. В шейной части спереди находится щитовидная железа, сзади пищевод, по бокам сосудисто-нервные пучки (сонная артерия, блуждающий нерв, яремная вена). В грудной полости трахея делится на два бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Длина правого бронха около 3 см, а левого 4–5 см, внутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой с реснитчатым многослойным эпителием, содержащей слизистые железы и одиночные лимфоидные узелки. Бронхи образуют бронхиальное дерево легких.

Легкие – главный орган дыхательной системы, который насыщает кислородом кровь и выводит углекислый газ. Правое и левое легкие расположены в грудной полости, каждое в своем плевральном мешке. Внизу легкие прилегают к диафрагме, спереди, с боков и сзади каждое легкое соприкасается с грудной стенкой. Каждое легкое бороздами делится на доли: правое на три (верхняя, средняя и нижняя), левое на две доли (верхняя и нижняя). Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков (альвеол).

Для кровоснабжения легочной ткани и стенок бронхов кровь поступает в легкие по бронхиальным артериям.

Кровь от стенок бронхов по бронхиальным венам отходит в протоки легочных вен. По левой и правой легочным артериям в легкие поступает венозная кровь, которая обогащается кислородом в результате газообмена, отдает углекислый газ и превращается в артериальную кровь.

Функции органов дыхания:

• обеспечение газообмена между воздухом и кровью путем диффузии (перехода) кислорода и углекислого газа через стенки альвеол в кровеносные сосуды;

• участие в звукообразовании, определении запаха, выработке некоторых гормоноподобных веществ, в поддержании иммунитета;

• обеспечение в воздухоносных путях очищения, увлажнения, согревания воздуха, восприятия запаха, температурных и механических раздражителей.

Газообмен между легкими и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. При вдохе объем легких увеличивается, давление в них становится ниже атмосферного и воздух поступает в дыхательные пути. Этот процесс носит активный характер. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, воздух в легких сжимается, давление в них становится выше атмосферного и воздух выходит наружу. Этот процесс носит пассивный характер.

Для самоконтроля за функциональным состоянием дыхательной системы можно провести пробу. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) измеряется с помощью сухого или водяного спирометра. Величина ЖЕЛ в среднем у юношей равна 3,8–4,5 л, а у девушек 2,5–3,2 л.

Должную величину жизненной емкости легких (ДЖЕЛ) можно подсчитать по следующей формуле:

у юношей ДЖЕЛ = (40 × рост, см, + 30 × вес, кг) − 4 400;

у девушек ДЖЕЛ = (40 × рост, см, + 10 × вес, кг) − 3 800.

В покое человек делает 10–16 дыхательных циклов в минуту. В процессе газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких. Интенсивность вентиляции легких зависит от глубины и частоты дыхания. Легочная вентиляция обеспечивается работой дыхательных мышц.

Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях его жизнедеятельности. Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате возбуждения специфических рецепторов. Центральный аппарат регуляции дыхания представляют нервные образования спинного, продолговатого мозга и вышележащих сегментов центральной нервной системой (ЦНС).

Существенное воздействие на регуляцию дыхания оказывают и условно рефлекторные влияния. В частности, эмоциональные нагрузки, предстартовые состояния, гипнотические внушения, влияние тепловых, химических раздражителей.