محتوای آموزشی
گردش مواد در بدن
درسنامهٔ انسانی و صفحهبهصفحه دربارهٔ قلب، رگها، خون، دستگاه لنفی و تنوع سامانههای گردش مواد در جانداران.
صفحهٔ ۴۷ | وقتی قلب، شهر را زنده نگه میدارد
گردش مواد؛ رساندن، برداشتن و هماهنگ کردن
ایدهٔ مرکزی
هر یاخته برای زنده ماندن به اکسیژن و مواد مغذی نیاز دارد و باید مواد دفعی خود را دور بریزد. دستگاه گردش مواد مثل شبکهٔ راههای یک شهر، این رفتوآمد را میان اندامها و محیط داخلی برقرار میکند.
سه پرسش فصل
- قلب چگونه خون را یکطرفه و منظم حرکت میدهد؟
- رگها چگونه با نیاز بافت هماهنگ میشوند؟
- آیا همۀ جانداران قلب و رگ دارند؟
نقشۀ راه
اول قلب را میشناسیم، بعد مسیر و دیوارۀ رگها را دنبال میکنیم، سپس خون و دستگاه لنفی را میخوانیم و در پایان سامانههای گردش مواد در جانداران را مقایسه میکنیم.
منبع: صفحۀ ۴۷.
صفحهٔ ۴۸ | چهار حفره و دو گردش
قلب میان دو مسیر ششی و عمومی قرار دارد
دهلیز راست خون را از بزرگسیاهرگهای زبرین و زیرین و سیاهرگ تاجی میگیرد و بطن راست آن را به سرخرگ ششی میفرستد. دهلیز چپ خون چهار سیاهرگ ششی را دریافت میکند و بطن چپ آن را از راه آئورت به بدن میرساند.
گردش ششی
بطن راست ← سرخرگ ششی ← مویرگهای شش ← سیاهرگهای ششی ← دهلیز چپ. هدف: تبادل گازها.
گردش عمومی
بطن چپ ← آئورت ← مویرگهای بدن ← سیاهرگهای بزرگ ← دهلیز راست. هدف: رساندن مواد و برداشتن مواد دفعی.
چرا بطن چپ ضخیمتر است؟
بطن چپ باید خون را با فشار بیشتری به سراسر بدن برساند؛ بطن راست فقط خون را تا ششها میفرستد.
منبع: صفحۀ ۴۸ و شکلهای ۱ و ۲.
صفحهٔ ۴۹ | رگهای تاجی و دریچههای قلب
خود قلب هم باید خونرسانی شود
رگهای تاجی
خونی که از درون حفرههای قلب عبور میکند، بهتنهایی نیاز غذایی و تنفسی ماهیچۀ قلب را تأمین نمیکند. سرخرگهای تاجی از آئورت منشعب میشوند و پس از خونرسانی، خون را از راه سیاهرگ تاجی به دهلیز راست میبرند.
کار دریچهها
دریچهها با اختلاف فشار دو طرف خود باز و بسته میشوند و از برگشت خون جلوگیری میکنند؛ در ساختارشان بافت پوششی چینخورده و بافت پیوندی وجود دارد، نه ماهیچۀ مستقل.
منبع: صفحۀ ۴۹ و شکلهای ۳ و ۴.
صفحهٔ ۵۰ | صدای قلب و مشاهدهٔ آن
«پوم» و «تاک» زبان شنیداری دریچهها هستند
صدای اول؛ پوم
قویتر و طولانیتر است و با بسته شدن دریچههای دولختی و سهلختی در آغاز انقباض بطنها ارتباط دارد.
صدای دوم؛ تاک
واضحتر و کوتاهتر است و با بسته شدن دریچههای سینی در ابتدای سرخرگها و آغاز استراحت بطنها شنیده میشود.
فعالیت ۱ | تشریح قلب گوسفند
پاسخ و نگاه علمی
بطن چپ دیوارۀ ضخیمتری دارد، چون خون را به گردش عمومی میراند. با گمانه میتوان مسیر رگها و با برش مناسب، دریچهها، طنابهای ارتجاعی و برآمدگیهای ماهیچهای را دید.
ایمنی
تشریح نمونه باید با وسایل و نظارت معلم انجام شود؛ این فعالیت جایگزین تشخیص پزشکی یا دستکاری قلب انسان نیست.
منبع: صفحات ۵۰ و ۵۱ و فعالیت ۱.
صفحهٔ ۵۱ | دیوارۀ قلب و ماهیچۀ قلبی
ساختاری برای انقباض مداوم و هماهنگ
درونشامه پوششی نازک با زیرلایۀ پیوندی است و در ساخت دریچهها نیز شرکت میکند. لایۀ میانی ضخیمترین بخش و همان ماهیچۀ قلبی است. بین برونشامه و پیراشامه مایعی وجود دارد که اصطکاک حرکت قلب را کم میکند.
ویژگیهای ماهیچۀ قلبی
- ظاهر مخطط مانند ماهیچۀ اسکلتی
- انقباض غیرارادی مانند ماهیچۀ صاف
- یاختههای بیشتر یکهستهای
- ارتباط یاختهها با صفحات بینابینی
صفحات بینابینی
پیام انقباض و استراحت را سریع میان یاختهها پخش میکنند؛ بنابراین قلب مانند یک تودۀ هماهنگ عمل میکند. بافت پیوندی بین دهلیز و بطن، از انقباض همزمان آنها جلوگیری میکند.
منبع: صفحۀ ۵۱ و شکلهای ۵ و ۶.
صفحهٔ ۵۲ | شبکۀ هادی قلب
ضربان قلب از یک پیام هماهنگ آغاز میشود
گرۀ سینوسی ـ دهلیزی در دیوارۀ پشتی دهلیز راست و نزدیک منفذ بزرگسیاهرگ زبرین قرار دارد و پیام الکتریکی آغازگر ضربان را میسازد. گره دهلیزی ـ بطنی پیام را با کمی تأخیر دریافت میکند؛ سپس تارهای هادی آن را در دیوارۀ بین دو بطن به مسیرهای راست و چپ میرسانند.
فعالیت ۲ | چرا تأخیر و مسیر پایین به بالا مهم است؟
پاسخ
تأخیر گره دهلیزی ـ بطنی فرصت میدهد انقباض دهلیزها، پر شدن بطنها را کامل کند. انتشار پیام از بخش پایین بطنها به سمت بالا نیز خون را به سوی سرخرگهای خروجی میراند.
ترتیب را به خاطر بسپارید
گره سینوسی ـ دهلیزی ← گره دهلیزی ـ بطنی ← تارهای هادی ← انقباض هماهنگ بطنها.
منبع: صفحۀ ۵۲ و شکل ۷.
صفحهٔ ۵۳ | چرخهٔ ضربان قلب
استراحت عمومی، انقباض دهلیزی، انقباض بطنی
سه مرحله در یک نگاه
| مرحله | رویداد اصلی |
|---|---|
| استراحت عمومی | خون وارد هر دو دهلیز میشود و بطنها در حال پر شدناند. |
| انقباض دهلیزی | دهلیزها خون را به بطنها میرانند تا پر شدن کامل شود. |
| انقباض بطنی | بطن راست خون را به شش و بطن چپ خون را به بدن میفرستد. |
برونده قلبی
برونده قلبی = حجم ضربهای × تعداد ضربان در دقیقه. در بزرگسال سالم در استراحت، میانگین آن حدود ۵ لیتر در دقیقه است.
منبع: صفحات ۵۲ و ۵۳ و شکل ۸.
صفحهٔ ۵۴ | نوار قلب چه میگوید؟
فعالیت الکتریکی، پیش از انقباض مکانیکی دیده میشود
سه موج اصلی
- P: فعالیت الکتریکی دهلیزها
- QRS: فعالیت الکتریکی بطنها
- T: بازگشت بطنها به حالت استراحت، اندکی پیش از پایان انقباض
انقباض هر بخش کمی پس از آغاز فعالیت الکتریکی همان بخش رخ میدهد. تغییرات شکل، نظم یا فاصلهٔ موجها میتواند به پزشک در بررسی بیماریهای قلبی کمک کند.
فعالیت ۳ و ۴ | محاسبه و تفسیر
پاسخ
چرخهٔ یکثانیهای یعنی حدود ۶۰ ضربان در دقیقه؛ پس حجم ضربهای تقریباً ۵۰۰۰ ÷ ۶۰، یعنی حدود ۸۳ میلیلیتر است. عدد واقعی بین افراد تغییر میکند.
منبع: صفحۀ ۵۴، شکل ۹ و فعالیتهای ۳ و ۴.
صفحهٔ ۵۵ | سه راه متفاوت برای خون
سرخرگ، مویرگ و سیاهرگ؛ ساختار در خدمت عملکرد
بندارههای مویرگی در ابتدای بعضی مویرگها مقدار ورود خون را تنظیم میکنند. در سرخرگهای کوچک، ماهیچۀ صاف نسبت به رشتههای کشسان نقش بیشتری در تنظیم مقاومت و جریان دارد.
نکتهٔ واژگانی
سرخرگ و سیاهرگ بر اساس جهت حرکت نسبت به قلب نامگذاری میشوند، نه بر اساس پراکسیژن یا کماکسیژن بودن خون.
منبع: صفحۀ ۵۵ و شکلهای ۱۰ و ۱۱.
صفحهٔ ۵۶ | فشار خون و نبض
کشسانی سرخرگها جریان را پیوسته نگه میدارد
با انقباض بطن، حجم زیادی خون وارد سرخرگ میشود و دیوارۀ کشسان آن گشاد میگردد. هنگام استراحت بطن، دیواره به حالت اول برمیگردد و خون را به جلو میراند. موج این تغییر حجم در طول سرخرگ همان نبض است.
فشار بیشینه
فشار خون بر دیوارۀ سرخرگ هنگام انقباض بطن؛ در نمونۀ ۱۲۰ روی ۸۰، عدد ۱۲۰ فشار بیشینه است.
فشار کمینه
فشار خون هنگام استراحت قلب؛ در همان نمونه عدد ۸۰ است. فشار، هم برای جریان لازم است و هم اگر بالا بماند به قلب و رگها آسیب میزند.
فعالیت ۵ و ۶ | اندازهگیری و طراحی پژوهش
طرح انسانی
فشار خون چند فرد را در شرایط مشابه، پیش و پس از نوشیدن مقدار مشخص قهوه اندازه بگیرید؛ گروه شاهد آب یا نوشیدنی بدون کافئین دریافت کند. نتیجه را با تعداد کافی تکرار و بدون نتیجهگیری پزشکی فردی گزارش کنید.
عوامل خطر
چاقی، مصرف زیاد نمک و چربی، دخانیات، استرس و سابقۀ خانوادگی میتوانند بر فشار خون اثر بگذارند.
منبع: صفحۀ ۵۶ و فعالیتهای ۵ و ۶.
صفحهٔ ۵۷ | مویرگ؛ محل دیدار خون و یاخته
سه شکل مویرگ برای سه نیاز بافتی
| نوع مویرگ | ویژگی | نمونه |
|---|---|---|
| پیوسته | یاختهها اتصال نزدیک دارند؛ عبور مواد دقیقتر تنظیم میشود. | دستگاه عصبی مرکزی |
| منفذدار | منافذ یاختهای دارد؛ غشای پایه ضخیمتر است. | کلیه |
| ناپیوسته | فاصلههایی میان یاختههای پوششی وجود دارد. | جگر |
چرا مغز و جگر یکسان نیستند؟
در مغز، کنترل ورود و خروج مواد برای حفظ محیط دقیق یاختههای عصبی اهمیت دارد؛ در جگر، عبور مواد درشتتر با نقش پردازشی آن هماهنگ است.
منبع: صفحۀ ۵۷، شکل ۱۲ و فعالیت ۷.
صفحهٔ ۵۸ | تبادل مواد در مویرگها
فشار خون در ابتدا و فشار اسمزی در انتها
در ابتدای مویرگ، فشار خون از فشار اسمزی بیشتر است؛ بخشی از خوناب و مواد کوچک از مویرگ خارج و وارد مایع میانبافتی میشوند. با کاهش فشار خون در طول مویرگ، در بخش سیاهرگی فشار اسمزی غالب میشود و آب، همراه با مواد دفعی یاختهها، دوباره وارد مویرگ میگردد.
خیز یا اِدم
کمبود پروتئینهای خون، افزایش فشار خون مویرگی یا مصرف زیاد نمک میتواند بازگشت مایع را کم کند و باعث تجمع مایع در بافتها شود.
فاصلۀ کوتاه
شبکۀ مویرگی آنقدر گسترده است که فاصلۀ بیشتر یاختهها تا نزدیکترین مویرگ حدود ۲۰ میکرومتر است؛ این فاصلهٔ کم انتشار مواد را سریع میکند.
منبع: صفحۀ ۵۸ و شکل ۱۳.
صفحهٔ ۵۹ | برگشت خون در سیاهرگها
سه کمک برای مقابله با فشار کم
فعالیت ۸ | مشاهدهٔ گردش خون در بالۀ ماهی
راهنما
به جهت جریان، قطر رگ و ترتیب شاخهها توجه کنید. سرخرگ خون را از قلب دور میکند و به شبکهٔ مویرگی میرساند؛ سیاهرگ خون را از شبکه جمع میکند و برمیگرداند. کار باید با نظارت معلم و بازگرداندن ماهی به آب انجام شود.
منبع: صفحات ۵۸ و ۵۹ و شکل ۱۴ و فعالیت ۸.
صفحهٔ ۶۰ | دستگاه لنفی و تنظیم گردش خون
مایعی که به خون برمیگردد، دفاع هم میکند
دستگاه لنفی چه میکند؟
- مایع و مواد نشتکرده از مویرگ را جمع و به خون برمیگرداند.
- چربیهای جذبشده از رودۀ باریک را منتقل میکند.
- با گرهها و اندامهای لنفی به نابودی میکروبها و یاختههای سرطانی کمک میکند.
تنظیم جریان
دستگاه عصبی خودمختار ضربان و برونده قلب را با شرایط هماهنگ میکند. هورمونهای غدد درونریز در استرس ضربان و فشار را بالا میبرند. افزایش کربندیاکسید میتواند سرخرگهای کوچک بافت را گشاد و جریان را بیشتر کند؛ گیرندههای فشار و ترکیب خون نیز پیامهای تنظیمی به مراکز عصبی میفرستند.
منبع: صفحات ۵۹ و ۶۰ و شکل ۱۵.
صفحهٔ ۶۱ | خون؛ بافت پیوندیِ در حال حرکت
خوناب و بخش یاختهای
خون مواد مغذی، اکسیژن، کربندیاکسید، هورمونها و مواد دفعی را جابهجا میکند؛ در تنظیم دما، ارتباط شیمیایی، ایمنی و جلوگیری از خونریزی هم نقش دارد. خوناب بیش از ۹۰ درصد آب دارد و آلبومین، فیبرینوژن و گلوبولین از پروتئینهای مهم آناند.
بخش یاختهای
گویچههای قرمز و سفید یاختهاند؛ گردهها یا پلاکتها قطعات یاختهایاند. در فرد بالغ، تولید این بخش در مغز استخوان انجام میشود.
منبع: صفحۀ ۶۱ و شکلهای ۱۶ و ۱۷.
صفحهٔ ۶۲ | مغز استخوان و گویچههای قرمز
یاختههای بنیادی، اکسیژن و خونبهر
دو مسیر یاختههای بنیادی
یاختههای بنیادی مغز استخوان به دو گروه لنفوئیدی و میلوئیدی میروند. گروه لنفوئیدی در تولید لنفوسیتها و گروه میلوئیدی در تولید بیشتر یاختههای خونی و گردهها نقش دارد.
بیش از ۹۹ درصد یاختههای خونی، گویچههای قرمز هستند. سیتوپلاسم آنها از هموگلوبین پر است و نقش اصلیشان انتقال گازهای تنفسی است. نسبت حجم گویچههای قرمز به کل خون را خونبهر یا هماتوکریت میگویند.
چرا هسته و بیشتر اندامکها حذف میشوند؟
فضای بیشتری برای هموگلوبین فراهم میشود و شکل انعطافپذیر گویچه، عبور از مویرگهای باریک را آسانتر میکند.
منبع: صفحات ۶۱ و ۶۲ و شکلهای ۱۷ و ۱۸.
صفحهٔ ۶۳ | عمر گویچهها و تنظیم تولید
بدن یک خط تولید و بازیافت دقیق دارد
گویچههای قرمز حدود ۱۲۰ روز عمر دارند و تقریباً یک درصد آنها روزانه تخریب میشود. طحال و کبد در تخریب یاختههای پیر یا آسیبدیده نقش دارند؛ آهن آزادشده ذخیره یا دوباره به مغز استخوان فرستاده میشود.
مواد لازم
آهن، ویتامین B12 و فولیکاسید برای ساخته شدن گویچههای قرمز لازماند. کمبود فولیکاسید تقسیم یاختهای را مختل میکند و کمبود B12 هم کارکرد آن را کاهش میدهد.
اریتروپویتین
کاهش اکسیژن خون، ترشح اریتروپویتین از کلیه و کبد را زیاد میکند؛ این هورمون مغز استخوان را به تولید بیشتر گویچههای قرمز تحریک میکند.
نوتروفیل، ائوزینوفیل، بازوفیل، مونوسیت و لنفوسیت شکل و نقشهای متفاوتی دارند؛ در آزمونها ابتدا نقش کلی دفاعی و سپس ویژگیهای تصویری آنها را تشخیص دهید.
منبع: صفحات ۶۲ و ۶۳ و شکلهای ۱۸ و ۱۹.
صفحهٔ ۶۴ | گردهها و انعقاد خون
ترمیم سریع یک رگ آسیبدیده
گردهها قطعات بیرنگ و بدون هستهاند که از قطعهقطعه شدن مگاکاریوسیت در مغز استخوان پدید میآیند. در آسیب محدود، به محل زخم میچسبند و درپوش میسازند. در خونریزی شدیدتر، مواد لازم برای تبدیل پروترومبین به ترومبین را آزاد میکنند؛ ترومبین فیبرینوژن را به فیبرین تبدیل میکند.
برای انعقاد لازم است
گردهها، پروتئینهای خوناب مانند فیبرینوژن، ویتامین K و یون کلسیم.
آزمایش PT
زمان پروترومبین بخشی از بررسی روند انعقاد است و در پیگیری بعضی داروهای ضدانعقاد کاربرد دارد.
فعالیت ۹ تا ۱۱ | خواندن آزمایش خون
روش خواندن
محدودۀ مرجع همان آزمایشگاه را بخوانید، RBC، WBC و PLT را جداگانه بررسی کنید و از عدد آزمایشگاهی، بدون نظر پزشک، تشخیص بیماری نسازید. فعالیت میتواند با نمونهٔ آماده و رنگآمیزیشده انجام شود.
منبع: صفحۀ ۶۴ و شکل ۲۰ و فعالیتهای ۹ تا ۱۱.
صفحهٔ ۶۵ | وقتی بدن هنوز قلب و رگ ندارد
از گردش آب اسفنج تا حفرۀ گوارشی پالناریا
سامانۀ گردش آب در اسفنج
آب از سوراخهای دیواره وارد حفره میشود و از سوراخ بزرگتر خارج میگردد. یاختههای یقهدارِ تاژکدار عامل حرکت آباند و مواد از راه تماس مستقیم با آب به یاختهها میرسند.
هیدر و پالناریا
در هیدر، حفرۀ گوارشی علاوه بر گوارش نقش گردش مواد را دارد. در پالناریا، انشعابهای حفرۀ گوارشی به نواحی بدن میرسند و فاصلهٔ انتشار را کوتاه میکنند.
اصل ساده
هرچه فاصلهٔ یاخته تا محیط یا مایع جابهجاکننده کوتاهتر باشد، انتشار میتواند پاسخگوی نیاز باشد؛ با پیچیدهتر شدن بدن، سامانۀ اختصاصی لازم میشود.
منبع: صفحۀ ۶۵ و شکلهای ۲۱ تا ۲۳.
صفحهٔ ۶۶ | سامانهٔ گردش باز و بسته
همولنف در فضای بدن یا خون در مویرگ
سامانۀ باز
قلب همولنف را به حفرههای بدن میفرستد. همولنف نقش خون، لنف و آب میانبافتی را با هم دارد و مویرگ وجود ندارد؛ بندپایانی مانند ملخ چنین سامانهای دارند.
سامانۀ بسته
خون در سرخرگ، مویرگ و سیاهرگ حرکت میکند و تبادل مواد از راه مویرگ و مایع میانبافتی انجام میشود؛ کرم خاکی و همۀ مهرهداران سامانهٔ بسته دارند.
گردش ساده
قلب ← آبشش ← اندامها ← قلب. خون پس از عبور از آبشش و افت فشار، با فشار کمتر به مویرگهای عمومی میرسد.
منبع: صفحات ۶۵ و ۶۶ و شکلهای ۲۴ و ۲۵.
صفحهٔ ۶۷ | گردش مضاعف در مهرهداران
دو عبور از قلب، دو فشار و دو وظیفه
در گردش مضاعف، خون در یک دور کامل بدن دو بار از قلب عبور میکند. یک تلمبه با فشار کمتر گردش ششی و تبادل گازها را انجام میدهد و تلمبهٔ دیگر با فشار بیشتر گردش عمومی را بر عهده دارد.
چرا جدایی بطنها مهم است؟
جلوگیری از مخلوط شدن خون پراکسیژن و کماکسیژن، فشار و کارایی انتقال اکسیژن به بافتها را بالا میبرد؛ این ویژگی برای جانوران پرمصرف اهمیت دارد.
منبع: صفحات ۶۶ و ۶۷ و شکل ۲۶.
صفحهٔ ۶۸ | گردش مواد؛ از ابننفیس تا قلب مصنوعی
پایان فصل، آغاز نگاه ترکیبی
قلب مصنوعی و فناوری
وقتی قلب نتواند نیروی لازم برای گردش خون را فراهم کند، در کنار درمانهای پزشکی ممکن است از قلب مصنوعی کمک گرفته شود. طراحی آن به زیستشناسی، مهندسی، ریاضی و انتخاب مواد مناسب نیاز دارد.
کشف ابننفیس
ابننفیس در سدۀ هفتم هجری مسیر گردش ششی را درست توضیح داد و وجود منفذ در دیوارۀ بین دو بطن را رد کرد: خون از بطن راست به شش میرود و از راه سیاهرگ ششی به بطن چپ بازمیگردد.
نقشۀ نهایی فصل
- قلب چهارحفرهای خون را در دو گردش ششی و عمومی میراند.
- دریچهها جریان را یکطرفه میکنند؛ شبکۀ هادی ضربان را هماهنگ میسازد.
- رگها با ساختار متفاوت، فشار و تبادل را مدیریت میکنند.
- لنف مایع نشتکرده را برمیگرداند و در دفاع و انتقال چربی نقش دارد.
- خوناب، گویچهها و گردهها حمل، دفاع و انعقاد را ممکن میکنند.
- جانداران از گردش آب و حفرۀ گوارشی تا سامانههای باز، بسته، ساده و مضاعف تنوع دارند.
سه مقایسۀ طلایی
بطن چپ / راست: فشار بیشتر / کمتر؛ سرخرگ / سیاهرگ: خروج از قلب / بازگشت به قلب؛ گردش ساده / مضاعف: یک بار / دو بار عبور خون از قلب در هر دور.
منبع: صفحات ۶۷ و ۶۸ و بخشهای بیشتر بدانید.