Біологія. 8 клас. Костильов

Урок 19. Будова та функції серця

Серцебиття кожен з нас відчуває щомиті впродовж усього життя. Слово «серце» кожен сприймає дуже близько, надаючи йому особистого значення. Серце — щось найважливіше, найцінніше. І у цьому є біологічний сенс. Давайте ознайомимося з серцем як органом, що забезпечує наше існування.

Ключові слова: епікард, міокард, ендокард, перикард, центри автоматії серця, пучок Гіса, волокна Пуркіньє, систола, діастола, пульс.

Система кровообігу. Щоб речовини могли рухатися організмом і потрапляти в потрібні місця, необхідно мати систему судин, яка буде їх транспортувати до місць призначення. Цю роль і виконує кровоносна система. Вона забезпечує рух рідин усередині тіла та виконання ними їхніх основних функцій: живлення, дихання, виділення, обміну інформацією між клітинами тощо. А насосом, який приводить у рух кров, є серце. Особливості їх будови та функцій ми й розглянемо.

Серце, його будова та функції. Людство ще не створило такої машини, яка б безперервно працювала 70-80 років. А от у тілах організмів є невтомний природний двигун — серце. Його будова тісно пов’язана з функціями. Розглянемо особливості будови серця (мал. 43).

Його описав ще у XV ст. великий італієць Леонардо да Вінчі.

Серце — це порожнистий м’язовий орган, що має форму конуса. Дві третини його розташовані в лівій половині грудної клітки, а одна третина — у правій.

Мал. 43. Будова серця: 1 - епікард; 2 - міокард; 3 - ендокард; 4 - ліве передсердя; 5 - лівий шлуночок; 6 - правий шлуночок; 7 - праве передсердя; 8 - стулкові клапани

Стінка серця має неоднакову товщину, що залежить від виконуваної певним відділом серця роботи: найтонша стінка — в обох передсердях, найтовща — у лівому шлуночку (до 15 мм). Стінки серця мають три шари. Зовнішній шар представлений клітинами сполучної тканини і називається епікардом.

Середній шар утворений особливою посмугованою м’язовою тканиною. Скорочення м’яза серця, хоч це і посмугована тканина, відбувається мимовільно. Середній шар має назву міокард. Це найпотужніша оболонка серцевої стінки.

Внутрішній шар, ендокард, вистеляє поверхню камер серця ізсередини, утворює серцеві клапани. Він складається з шару епітеліальних клітин та підстилаючого сполучнотканинного шару з кровоносними судинами, нервами тощо. Серце має вушка, що відіграють роль додаткових резервуарів для крові. Вони разом із передсердями зменшують різницю тиску між артеріальною і венозною системами в стані спокою, при навантаженні збільшують об’єм крові, що надходить до шлуночків.

Серце розташоване в навколосерцевій сумці — перикарді, яка виділяє рідину, що зменшує тертя серця об неї під час скорочення.

Вам відомо, що кров може бути артеріальною або венозною. Артеріальна кров несе до клітин, тканин і органів кисень та поживні речовини. Венозна кров забирає продукти життєдіяльності та вуглекислий газ. Змішування крові призведе до неможливості підтримувати постійну температуру тіла, а відповідно і адаптуватися до зміни умов середовища. Тому в серці існує суцільна поздовжня перегородка між лівою та правою половинами. У кожній половині виділяють передсердя та шлуночок. У верхній частині обох половин розташовані праве і ліве передсердя, у нижній частині — правий і лівий шлуночки. У праве передсердя по верхній і нижній порожнистих венах надходить кров

з усіх частин тіла. Із правого шлуночка виходять легеневі артерії, через які венозна кров надходить у легені. У ліве передсердя впадають чотири легеневі вени, що несуть артеріальну кров від легень. З лівого шлуночка виходить аорта, яка несе артеріальну кров великим колом кровообігу. У правій половині серця міститься венозна кров, у лівій — артеріальна. Між передсердями і шлуночками розташовані стулкові клапани. У правій половині серця цей клапан має три стулки (тристулковий), а в лівій — дві стулки (двостулковий, або мітральний). Вони запобігають руху крові у зворотному напрямку — зі шлуночків у передсердя.

Невтомність серцевого м’яза відома всім, хоча більшість людей не замислюється над цією унікальною властивістю серця. За 60 років життя воно скорочується 2,3 млрд разів і перекачує понад 150 млн л крові. Якщо людина не зашкодить своєму серцю ненормальним способом життя, перевантаженнями чи інфекційними хворобами, вона впродовж усього життя не відчуває ніяких ознак утоми серця. Така виняткова працездатність органа має кілька причин. Це, по-перше, ритмічність його роботи; по-друге, високий рівень кровопостачання міокарда, і, нарешті, головна причина — висока ефективність метаболічних ферментів серця, здатних за 0,3-0,5 с паузи між скороченнями серця повністю відновити біохімічний та енергетичний стан його м’язових клітин. Надмірна тахікардія (більше 180 скорочень на хв) є виснажливою навіть для нашого невтомного серця, і якщо вона є не короткочасною, то може призвести до патології.

Автоматія роботи серця. Автоматія серця — це здатність серця ритмічно скорочуватись без будь-яких зовнішніх подразників під впливом імпульсів, що виникають у самому серці (мал. 44). Як бачимо з визначення, автоматія властива всьому органу, а також деяким окремим його частинам, але не самому серцевому м’язу. Доказом автоматы серця є добре відомий факт ритмічних скорочень ізольованого і винесеного за межі організму серця різних тварин і навіть людини.

Мал. 44. Центри автоматы серця: 1 - синусно-передсердний вузол; 2 - передсердно-шлуночковий вузол; 3 - пучок Гіса; 4 - волокна Пуркіньє

Головним, або ведучим центром автоматы серця є вузол, що розташований у стінці правого передсердя поблизу впадання в нього верхньої порожнистої вени.

Від нього відходять кілька пучків до міокарда обох передсердь та до другого вузла, що розташований на межі між правим передсердям і шлуночком. Від нього відходить пучок Гіса, який, пройшовши крізь перегородку між передсердями та шлуночками, поділяється на дві ніжки пучка Гіса. Кожна з них проходить по міжшлуночковій перегородці під ендокардом у правому та лівому шлуночках до їхнього дна і далі, завертаючи на бокові стінки. Від них до клітин міокарда шлуночків ідуть тонкі волокна — волокна Пуркіньє.

За нормальних умов ритм серця задається синусно-передсердним вузлом, якому підпорядковується вся провідна система. Інші вузли та волокна Пуркіньє також можуть генерувати збудження, проте їхня здатність до автоматы є слабшою і проявляється лише при патології серця.

Робота серця. Отже, серцеві скорочення є мимовільними. Оскільки рух крові по судинах не повинен припинятися ні на хвилину, серце має невпинно працювати. Безперервний рух крові по судинах зумовлюється саме роботою серця. У клітинах провідної системи серця ритмічно виникають зміни потенціалу клітинної мембрани, які зумовлюють появу збудження, що викликає скорочення серцевого м’яза. Спочатку, у відповідь на збудження, скорочуються передсердя, потім — шлуночки, чим і забезпечується узгоджена діяльність. Робота складається з чергування скорочень серцевого м’яза — систоли і його розслаблення — діастоли.

Цикл роботи серця складається з трьох фаз і триває 0,8 с: перша фаза — систола передсердь, яка триває 0,1 с, друга фаза — систола шлуночків з тривалістю 0,3 с, та третя фаза — загальне розслаблення (діастола), що триває 0,4 с. Під час загальної діастоли і передсердя, і шлуночки є розслабленими. Упродовж серцевого циклу передсердя скорочуються 0,1 с і відпочивають 0,7 с. А шлуночки скорочуються 0,3 с і 0,5 с перебувають у розслабленому стані. Отже, загальна робота серця триває 0,4 с, а загальне розслаблення — також 0,4 с. Роботу серця можна записати на електрокардіографі у вигляді електрокардіограми (мал. 45).

Таким циклом роботи серця пояснюється здатність серцевого м’яза працювати, не втомлюючись упродовж усього життя.

Мал. 45. Електрокардіограма (фрагмент)

У стані спокою воно скорочується до 75 разів. За одне скорочення виштовхується до 80 мл крові. Такі періодичні скорочення серця викликають і періодичні коливання стінок аорти, у які виштовхується кров та рухається далі. Такі коливання називають пульсом. Його можна намацати в місцях, де артерії знаходяться близько до поверхні шкіри.

Об’єм крові, що викидається шлуночком за одне скорочення, називається систолічним об’ємом, а за 1 хвилину — хвилинним об’ємом. Частота серцевих скорочень залежить від різних причин. Діяльність серця прискорюється в різних емоційних станах: гнів, радість, агресія, а також при м’язовій роботі. Пристосування роботи серця до змінних умов навколишнього середовища відбувається завдяки діяльності автономної нервової системи. Прискорюють скорочення серця йони Кальцію, гормон адреналін. Уповільнюють скорочення — йони Калію, ацетилхолін тощо.

Фізичні чинники роботи серця. Під час скорочення діафрагми збільшується тиск на органи черевної порожнини, зокрема на печінку, з якої кров витискається до нижньої порожнистої вени і надходить до правого передсердя. Скорочення самої печінки 2-3 рази на хвилину теж сприяє цьому. Крім того, скелетні м’язи, скорочуючись, просувають кров у напрямку серця. Існує також лімфатичне серце — це грудна лімфатична протока, що скорочується 6-8 разів на хвилину і проштовхує лімфу до вени. Наявність клапанів у венах заважає крові рухатись донизу завдяки земному тяжінню при вертикальному положенні тіла.

  • 1. У чому полягає взаємозв’язок будови і функцій серця?
  • 2. Обґрунтуйте, чому в серці всі клапани відкриваються і пропускають кров тільки в одному напрямку.
  • 3. Схарактеризуйте цикл роботи серця. Що забезпечує його безперервну роботу?
  • 4. Яким є механізм регуляції роботи серця?

ДОСЛІДНИЦЬКИЙ ПРАКТИКУМ

Самоспостереження за частотою серцевих скорочень упродовж доби, тижня.

Мета: дослідити вплив фізичного та емоційного стану на частоту серцевих скорочень, їх залежність від часу доби.

Обладнання та матеріали: пристрій для реєстрації часу

Хід роботи

1. Завести щоденник дослідження в паперовому чи цифровому форматі в такому вигляді:

Дата

Після пробудження

Після сніданку

Після уроків

Перед сном

Після стресової ситуації

Дослід проводити, за бажання, два-три тижні, після чого обговорити результати з однокласниками та вчителем і поміркувати стосовно того, чи правильно функціонує серцево-судинна система.

ЦЕ ЦІКАВО ЗНАТИ!

• Роботи, яку виконує серце протягом життя вистачило б, щоб підняти вантажний товарний потяг на верхівку гори Еверест.

• Серце в зародка людини починає скорочуватися на 18 день після запліднення. Спочатку воно є двокамерним і лише на другому місяці стає чотирикамерним.

• Доказом автоматії і наявності водія ритму є дослід У. X. Гаскелла з впливом тепла й холоду на різні ділянки серця жаби. Прикладання пробірки з теплою водою до венозного синуса викликає збільшення, а з холодною водою — зменшення частоти серцевих скорочень. Аналогічний вплив тепла й холоду на верхівку серця не викликає зміни частоти серцевих скорочень.

• Уперше протезування мітрального клапана в 1963 році зробив всесвітньовідомий український кардіохірург М.М. Амосов.