ГДЗ: Параграф §1.1 / Биология 9 класс Часть 2

Кислород в организме человека транспортируется главным образом эритроцитами, поскольку большая его часть связывается с белком гемоглобином, находящимся внутри этих клеток. Плазма переносит лишь небольшое количество растворённого кислорода.

Изменение степени связывания кислорода с эритроцитами (т.е. способности гемоглобина присоединять и отдавать \( \mathrm{O}_{2} \)) может быть признаком анемии (малокровия), при которой снижается общее количество гемоглобина или нарушается его структура (например, при серповидно-клеточной анемии), что ведёт к уменьшению кислородной ёмкости крови.

Участие гемоглобина (дыхательного пигмента) увеличивает кислородную ёмкость крови многократно. Если в 1 литре крови растворяется всего 3 мл кислорода, то 1 литр крови, содержащий в среднем 150 г гемоглобина, может связать \( 150 \mathrm{~г} \times 1,34 \mathrm{~мл}/\mathrm{г} = 201 \mathrm{~мл} \) кислорода. Таким образом, кислородная ёмкость крови с гемоглобином составляет около \( 201 \mathrm{~мл} + 3 \mathrm{~мл} = 204 \mathrm{~мл} \) на литр, что примерно в \( 204 / 3 = 68 \) раз больше, чем при переносе только растворённого кислорода.

При условии, что в одном литре крови содержится 150 г гемоглобина, и каждый грамм способен связать 1,34 мл кислорода, количество кислорода, связанного с гемоглобином, составит:

\( 150 \mathrm{~г} \times 1,34 \mathrm{~мл}/\mathrm{г} = 201 \mathrm{~мл} \mathrm{~O}_{2} \).

Двойная функция гемоглобина (присоединять и отдавать \(\mathrm{O}_2\)) отражена в уравнении \( \mathrm{Hb} + \mathrm{O}_{2} \rightleftharpoons \mathrm{Hb}(\mathrm{O}_{2})_{4} \), что обеспечивает транспорт, но на сам расчёт максимально возможного связанного объёма не влияет.

Зависимость присоединения от парциального давления

График показывает, что при высоком парциальном давлении \(\mathrm{O}_2\) (как в капиллярах лёгких, 80–100 мм рт. ст.) насыщение гемоглобина кислородом (образование оксигемоглобина) достигает почти 100%. Это означает, что гемоглобин активно присоединяет кислород.

Определение потребности тканей

В тканях, активно потребляющих кислород (например, в работающих мышцах), парциальное давление \(\mathrm{O}_2\) значительно ниже (до 0–20 мм рт. ст. в конце капилляров). При этом низком давлении кривая диссоциации резко смещается вниз, что демонстрирует быстрое и эффективное высвобождение кислорода из оксигемоглобина. Чем активнее ткань потребляет \( \mathrm{O}_{2} \) и, соответственно, чем ниже в ней его парциальное давление, тем больше кислорода отдаёт гемоглобин. Таким образом, степень диссоциации прямо отражает и удовлетворяет потребность тканей в \( \mathrm{O}_{2} \).

Вид кровотечения можно определить по следующим признакам:

• Артериальное кровотечение: кровь ярко-алая, бьёт сильной, пульсирующей струёй (толчками), синхронно с сердечными сокращениями. Это наиболее опасный вид кровотечения.
• Венозное кровотечение: кровь тёмно-вишнёвая, вытекает постоянной, непульсирующей струёй, но может быть обильной.
• Капиллярное кровотечение: кровь сочится медленно по всей поверхности раны, как «кровавая роса». Обычно не опасно.

Последовательность действий:

1. Оценка ситуации: убедиться в безопасности для себя и пострадавшего.
2. Вызов помощи: при сильном кровотечении вызвать скорую помощь.
3. Временная остановка кровотечения: использовать прямое давление на рану стерильной повязкой или пальцем, приподнять конечность. При артериальном кровотечении выше раны наложить жгут или закрутку, зафиксировав время наложения.
4. Наложение стерильной повязки: наложить давящую или асептическую повязку.
5. Обеспечение покоя: уложить пострадавшего, согреть.

Условия доставки:

• Обеспечение транспортировки: вызвать скорую помощь или организовать безопасную доставку.
• Остановка кровотечения: необходимо обеспечить надёжную временную или окончательную остановку кровотечения до начала транспортировки (например, жгутом, давящей повязкой).
• Иммобилизация: при необходимости провести иммобилизацию повреждённой конечности.
• Согревание и покой: предотвратить переохлаждение, обеспечить горизонтальное положение и покой для минимизации шока.

Продолжительность диастолы желудочков — это период расслабления, который включает общую диастолу (когда расслаблены все камеры) и систолу предсердий (когда желудочки расслаблены). Однако, в контексте классического цикла (0,8 с), обычно рассчитывают время, когда желудочки не сокращаются.

Время диастолы желудочков = Общая длительность цикла – Время систолы желудочков.

\( 0,8 \mathrm{~с} - 0,3 \mathrm{~с} = 0,5 \mathrm{~с} \).

Таким образом, желудочки сердца находятся в состоянии диастолы 0,5 секунды.

При нормальном сердечном ритме и цикле в 0,8 секунды, период, когда желудочки находятся в состоянии систолы (сокращения), составляет 0,3 секунды.

Систола предсердий (около 0,1 с) короче систолы желудочков (около 0,3 с) по нескольким причинам:

• Функциональная нагрузка: Предсердиям необходимо лишь протолкнуть кровь через открытые клапаны в соседние желудочки.
• Гидравлический градиент: Кровь пассивно (самотёком) заполняет желудочки на 70-80% во время диастолы, поэтому сокращение предсердий лишь доводит заполнение до конца, не требуя значительных мышечных усилий и времени.
• Развитие мускулатуры: Желудочки, особенно левый, обладают гораздо более толстой и мощной мышечной стенкой, так как они должны создать высокое давление для выброса крови в большой и малый круги кровообращения. Эта работа требует больше времени.

Регулярное выполнение работы, требующей длительной концентрации внимания и умственного напряжения (например, написание сочинения), может привести к следующим изменениям:

• Улучшение мозгового кровообращения: Увеличение активности мозга стимулирует локальное расширение сосудов и улучшение кровоснабжения, что повышает доставку кислорода и глюкозы.
• Адаптация нервной системы: Укрепление связей между нервными центрами, отвечающими за мышление, память и моторику.

Эти адаптивные изменения приводят к повышению умственной работоспособности и улучшению общего самочувствия за счёт лучшей регуляции и более эффективного функционирования центральной нервной и кровеносной систем.

Да, исследователи могут использовать показатели крови (количество эритроцитов и гемоглобина) для проведения различий между людьми, но не для уникальной идентификации личности, а для определения физиологических адаптаций, состояния здоровья или профессиональной принадлежности.

• Пример: У спортсменов (особенно альпинистов) и жителей высокогорья, показатели эритроцитов и гемоглобина могут быть повышены из-за адаптации к низкому парциальному давлению кислорода.
• Пример: При анемии эти показатели будут понижены.

Таким образом, различия могут проводиться по группам, имеющим определённые адаптационные особенности, но не по индивидуальным уникальным признакам, как, например, отпечатки пальцев.

Регулярные аэробные тренировки (бег, плавание, езда на велосипеде) рекомендуются альпинистам для адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем к условиям высокогорья, где снижено парциальное давление кислорода (гипоксия).

Эффекты тренировок:

• Сердце: Увеличение ударного объёма, что позволяет сердцу перекачивать больше крови за одно сокращение, и снижение частоты сердечных сокращений в покое.
• Кровь: Стимуляция кроветворения, ведущая к повышению количества эритроцитов и гемоглобина, что увеличивает кислородную ёмкость крови.
• Сосуды: Улучшение капилляризации мышц, облегчая доставку кислорода и питательных веществ в ткани.

Эти изменения позволяют организму более эффективно работать в условиях кислородного голодания.

Аэробные тренировки приводят к следующим адаптивным изменениям:

• Сердце (орган): Увеличение мышечной массы (рабочая гипертрофия) и объёма камер, повышение эффективности каждого сокращения (рост ударного объёма), уменьшение частоты сердечных сокращений в покое (брадикардия).
• Сосуды (система): Повышение эластичности стенок артерий, улучшение микроциркуляции за счёт образования новых капилляров в мышцах (капилляризация), снижение общего периферического сопротивления.
• Кровь: Увеличение количества эритроцитов и гемоглобина (в условиях имитации высокогорья), что повышает кислородную ёмкость.
• Система в целом: Улучшение регуляции кровообращения, повышение максимального потребления кислорода (МПК).

Процесс свёртывания крови (гемостаз) обеспечивается сложным каскадом реакций, в котором участвуют множество факторов. Четыре ключевых дополнительных фактора:

1. Фибриноген: Растворимый белок плазмы, который в финальной стадии свёртывания превращается в нерастворимый фибрин, формирующий основу тромба.
2. Протромбин: Белок плазмы, который под действием тромбопластина и ионов кальция превращается в активный фермент тромбин.
3. Тромбоциты (кровяные пластинки): Обеспечивают первичный гемостаз, прилипая к повреждённой стенке сосуда (адгезия) и слипаясь друг с другом (агрегация), а также высвобождают факторы свёртывания.
4. Ионы кальция ( \( \mathrm{Ca}^{2+} \) ): Необходимы на нескольких этапах каскада свёртывания, в частности, для активации протромбина в тромбин.

Кровь движется в венах медленнее, чем в артериях, по следующим причинам:

• Падение давления: В артериях кровь движется под высоким давлением, создаваемым желудочками сердца. По мере прохождения через капилляры большая часть этого давления теряется из-за трения, поэтому в венах давление значительно ниже.
• Снижение роли сердца: Сердечный насос непосредственно не влияет на движение крови в венах. Венозный кровоток обеспечивается работой мышечного насоса, клапанами вен и присасывающим действием грудной клетки при дыхании.
• Увеличение общего сечения: Хотя отдельные артерии имеют меньший диаметр, чем отдельные вены, кровь из множества капилляров собирается в меньшее количество вен, но общее суммарное сечение венозного русла может быть больше, чем артериального (за счёт толщины стенок и большего объёма), хотя скорость в отдельных крупных венах может быть сравнима с артериями.

Скорость кровотока возрастает в следующей последовательности:

1. Капилляры (минимальная скорость, обеспечивает обмен веществ).
2. Нижняя полая вена (скорость выше, чем в капиллярах, но ниже, чем в артериях).
3. Плечевая артерия (скорость высокая, но ниже, чем в аорте).
4. Аорта (максимальная скорость, так как имеет наибольший диаметр и находится непосредственно после левого желудочка).

Правильная последовательность: Капилляры \(\to\) Нижняя полая вена \(\to\) Плечевая артерия \(\to\) Аорта.

Причины нарушения кровообращения:

• Заболевания сердца: Инфаркт миокарда, пороки сердца, аритмии (нарушения ритма), сердечная недостаточность, снижающие насосную функцию.
• Заболевания сосудов: Атеросклероз (сужение и закупорка артерий), тромбозы и эмболии (закупорка сосудов тромбами или эмболами), гипертоническая болезнь (повреждение стенок сосудов высоким давлением).
• Изменения в составе крови: Анемия (снижение кислородной ёмкости), полицитемия (увеличение вязкости крови), нарушения свёртываемости.
• Внешние факторы: Кровопотеря (гиповолемия), шоковые состояния (травматический, кардиогенный, анафилактический), длительная гиподинамия.

Для расчёта продолжительности одного сердечного цикла необходимо разделить время (60 секунд) на количество сокращений в минуту (70 ударов).

Продолжительность цикла \( = 60 \mathrm{~с} / 70 \mathrm{~уд/мин} \approx 0,857 \mathrm{~с} \).

Таким образом, один сердечный цикл при частоте 70 ударов в минуту составляет примерно 0,86 секунды.

Путь меченого эритроцита:

1. Лёгочная артерия: Эритроцит движется по лёгочной артерии (содержащей венозную, насыщенную \(\mathrm{CO}_2\), кровь) в сторону лёгких.
2. Капилляры лёгких: В капиллярах, окружающих альвеолы, происходит газообмен: эритроцит отдаёт \(\mathrm{CO}_2\) и насыщается \( \mathrm{O}_{2} \) (гемоглобин превращается в оксигемоглобин).
3. Лёгочные вены: Эритроцит попадает в лёгочные вены (содержащие артериальную, насыщенную \( \mathrm{O}_{2} \), кровь).
4. Возврат в сердце: Да, эритроцит вернётся в сердце. Лёгочные вены впадают в левое предсердие, завершая малый (лёгочный) круг кровообращения.

Эритроцит, находящийся в лёгочной артерии, уже находится в малом круге кровообращения (лёгочный ствол \(\to\) лёгочные артерии).

Его путь до аорты:

1. Лёгочная артерия \(\to\) Капилляры лёгких \(\to\) Лёгочные вены \(\to\) Левое предсердие.
2. Из левого предсердия он попадает в Левый желудочек.
3. Из левого желудочка кровь выбрасывается в Аорту.

С момента попадания в лёгочную артерию, эритроциту необходимо один раз пройти через сердце (через левое предсердие и левый желудочек), чтобы попасть в аорту.

Схема пути эритроцита через сердце (пример):

Путь из большого круга в малый и обратно в большой:

1. Большой круг (венозная кровь - синий): Ткани \(\to\) Вены \(\to\) Полые вены \(\to\) Правое предсердие \(\to\) Правый желудочек.
2. Малый круг (переход): Правый желудочек \(\to\) Лёгочная артерия \(\to\) Лёгкие (газообмен).
3. Малый круг (артериальная кровь - красный): Лёгкие \(\to\) Лёгочные вены \(\to\) Левое предсердие \(\to\) Левый желудочек.
4. Большой круг (выброс): Левый желудочек \(\to\) Аорта \(\to\) Артерии \(\to\) Ткани.