Fysiologi 1 Fysiologi handlar om hur olika celler och organ fungerar. Alltifrån encelliga till flercelliga organismer

Transkript

1 Fysiologi 1 Fysiologi handlar om hur olika celler och organ fungerar. Alltifrån encelliga till flercelliga organismer Alltifrån organeller till specialiserade celler som bildar vävnader Det finns 200 celltyper som bygger upp vävnader, organ och organsystem. Del 1. Organ, organsystem och vävnader Del 2. Matspjälkning Del 3. Andning och gasutbyte Del 4. Cirkulation

2 Del 1. Organ och organsystem (11 st.) 1. Matspjälkning. Mun, tänder, svalg, mage, tarmar, lever, bukspott och anus. Intag, sönderdelning, matspjälkning, absorption, eliminering. 2. Transportsystem. Hjärta, blodkärl och blod. Distribution av näringsämnen, avfall, salter, hormoner och gaser. 3. Respiratoriskt system. Lungor, trakéer och alveoler Gasutbyte, O 2 -CO 2 4. Immun och lymfsystem. Benmärg, lymfnoder, thymus, lymfkärl, vita blodkroppar. Försvar mot infektioner och cancer. 5. Exkretoriskt system. Njurar, urinblåsor och urinrör. Avyttrande av metaboliskt avfall och osmotisk reglering av blodet.

3 Organ och organsystem (forts.) 6. Endokrint system. Hypotalamus, hypofys, sköldkörtlar, bukspott, binjurar mm. Koordination av kroppsaktiviteter (matspjälkning, flykt, vila mm.) 7. Reproduktivt system. Äggstockar, testiklar och associerade organ. 8. Nervsystem. Hjärna, ryggmärg, nerver och sinnesorgan. Koordination av kroppsaktiviteter, upptäckt och respons på yttre stimuli. 9. Integument. Skinn, hår, naglar och hudkörtlar. Skydd mot infektion och energi/mekanisk påverkan samt uttorkning. 10. Skelett. Ben, ligament, senor, brosk och bindväv. Upprätthållande av kroppen och organskydd. 11. Muskler. Skelettmuskulatur. Rörelse.

4 4 olika typer av vävnader. 1. Epitelvävnad, täcker hud, slemhinnor, tarmar, blodkärl mm. Fungerar som skydd mot skador, mikroorganismer och hindrar vattenförlust ( Cellerna är 0,001-0,1 mm). Pseudostatifierade celler står för sekretion, absorption och transport. Näsa, strupe och lungor. Kubiska celler handhar sekretion i körtlar, lever och munhåla (saliv). Stratifierade plattceller tål stort slitage i svalg, anus, hud (barriär). Enkla plattceller Utbyte, diffusion i blodkärl och lungor Stratifierade kolumnceller finns i urinblåsan och på insida av organ som är töjbara Kolumnceller finns i tarmar och avger sekret och tar upp näring

5 2. Stödjevävnad Bindväv, brosk, ben och fettvävnad fungerar som stöd och förbindelse mellan vävnader och organ. Fettvävnad fungerar som energiupplag (bruna och vita), stötdämpare och isolation. Subkutan och viceral fettvävnad. Blodkärl transport, alla celler måste ha tillgång till blodkärl. Brosk är en mycket flexibel vävnad som består av chondrocyter, samt ett matrix av kollagen och chondroitinsulfat. Stödjer och skyddar leder, ben och luftstrupen, bronker, näsa. Lucker bindväv finns överallt i kroppen och stödjer och håller organ på plats. Består av elastiska fibrer med elastin, retikulära fibrer och kollagen fibrer. Fibrös bindväv består av kollagenfibrer som är parallellt packade, mycket starka och oelastiska. Ligament, senor, korsband och senskidor. Få celler och blodkärl. Ben är mineraliserad hydroxyapatit och kollagen, stödjevävnad som består av osteoblastceller som i sin tur bygger upp ett s.k. Haversianskt system med central belägna blodkärl.

6 Kollagen är det vanligaste proteinet i djurvärden och bygger upp stödjevävnad såsom: lucker bindväv som fyller ut tomrum mellan vävnader. senor som förbinder ben och muskler. ledband och ligament som förbinder ben med ben. är även viktiga beståndsdelar i brosk och benvävnad. Elastin ett gummiliknande protein finns i mjuk stödjevävnad och komplimenterar ofta kollagenet. (nyp dig i skinnet) Keratin hornämne, är ett svavelhaltigt fibröst protein och utgör grunden för hår, naglar, horn och intermediära trådar, som är en viktig del av cellskelettet. Skelettben lagrar in kalcium, magnesium och fosfat som bildar mineralet hydroxyapatit som tillsammans med kollagenet gör benet både starkt och elastiskt. Kvoten hydroxyapatit/ kollagen avgör benens struktur och funktion. Revben, skallben och tandben

7 3. Muskelvävnad Upptar 40-50% av kroppsvikten och är specialiserad för kontraktion vid arbete och rörelse. Uppdelade i : Tvärstrimmiga muskler Muskelfibrer består av långa raka cylindriska celler med multipla cellkärnor. Starka i längdriktningen. Medveten användning. Hjärtmuskler Grenade muskelfibrer som är starka i längd och flexibla i bredd. Omedveten användning. Glatt muskulatur Grenade muskelfibrer som är flexibla i både längd och bredd med inte lika starka som ovanstående. Tarmar, urinvädar och blodkärl. Omedveten användning.

8 4. Nervvävnad Nervcellerna (neuronerna) är specialiserade på att förmedla elektriska impulser. Det finns över 15 olika typer. Känner av stimuli och sänder signaler från en del till en annan hos organismen. Nervsystemet består av en central del (hjärna och ryggmärg) och en perifer del, den som leder signaler till och ifrån den centrala delen.

9 Del 2. Matspjälkning Djur är heterotrofa och behöver äta andra organismer för att få organiska molekyler till uppbyggnad och grund till energiutvinning. Hos herbivorer, karnivorer och omnivorer sönderdelas proteiner, kolhydrater och fetter genom hydrolys till aminosyror, glukos och fettsyror. Specialiserade celler sköter ämnesutbytet genom strukturer som bildar veckningar eller förgreningar som maximerar ytan och därmed utbytet. Lungor, blodsystem, tarmar, njurar, lever och celler Respiration, cirkulation, matspjälkning, cellutbyte och utsöndring. Ämnesutbyte och transportsystemet. var och vad tas in, hur transporteras det runt och vad och var avges restprodukter? Sid 101.

10 Matspjälkning hos encelliga och flercelliga organismer Toffeldjuret tar in födopartiklar genom endocytos, transporterar den i vakuoler, bryter ned den enzymatiskt och utsöndrar rester genom exocytos. Hydran har fångstentakler, en mun och kroppshåla. Födan bryts ned med enzymer från körtelceller, som bryter ner födan varefter den tar upp födopartiklar och utsöndrar rester genom munnen.

11 Näringsupptag och födomekanismer Filtrerare, musslor och valar Sil-lameller, fångstarmar, barder. Substrats ätare, lever i och äter av växten/värden. Hud absorbering. Vätske ätare, blod eller växtsafts sugare. Detritus ätare, jord eller slam ätare. Finfördelar jorden eller botten. Volym ätare, växtätare eller predatorer med käkar, tänder, klor eller kniporgan För många djur är ät frekvens och bytesstorlek begränsade. När man väl träffar på ett bytesdjur måste man kunna äta det. Pelikanål, ormar, krokodiler mm. Kvoten kroppsstorlek/ bytesstorlek (0,85-1,25)

12 Fundamentala skillnader mellan små och stora djur. Den metabolisk hastigheten (kj/g djur) är relaterad till kroppsstorleken. En mus har 10 ggr högre metabolisk hastighet per gram än vad en elefant har. Proportionerligt behöver musen tio ggr så mycket föda och syre per tidsenhet vilket också innebär att de har jämförelsevis tio ggr så mycket blod och snabbare hjärtfrekvens än en elefant. Den med kroppsstorlek inverterade metaboliska hastigheten innebär att små djur måste äta nästan oavbrutet.

13 Fundamentala skillnader mellan jämnvarma och växelvarma djur Den årliga energiåtgången för olika aktiviteter hos jämnvarma och växelvarma djur. Den dagliga energiåtgången per viktenhet (kg) skiljer sig markant mellan små och stora däggdjur. Mus/Människa 12 ggr. Fördelar och nackdelar för jämnvarma / växelvarma djur. Kostnaden för temperatur reglering ökar % med minskad kroppsstorlek hos däggdjur men är 0 hos ormen. Ormen kan lägga % mer energi på tillväxt och fortplantning än däggdjuren kan men är beroende av omgivande temperatur för sina aktiviteter. (Ruvar äggen!) Var bör vi hitta små och stora däggdjur? (anpassningar). Var bör vi inte hitta växelvarma djur i stor utsträckning? Var bör vi hitta stora groddjur, kräldjur och sköldpaddor. Hur är det med fiskar?

14 Skillnader mellan växtätare och köttätare Specialiserade rovdjur har vassa, spetsiga fram och hörntänder för att kunna hålla fast bytet och slita bort bitar. Kindtänderna är saxliknande för att kunna stycka upp kött. Molarerna är trubbiga för att krossa ben. Växtätare har endast vassa framtänder för att skära av växter och trubbiga ås-försedda kindtänder för att kunna mala och krossa växtdelar. Människan är omnivor och har ett mellanting i tanduppsättning. Bita itu, slita, klippa, mala och krossa Bitstyrka i kg: Alligator-1343, hyena- 454, människa-77.

15 Skillnader mellan växtätare och köttätare finns även i uppbyggnaden av matspjälknings apparaten Två likstora däggdjur, prärievarg och koala skiljer sig inte bara i beteende utan även i födoval och därmed har de stora skillnader i alimentarisk uppbyggnad. Koalan har en 2m lång blindtarm och en 3m lång tjocktarm. Varför?

16 Däggdjurens matspjälkning Munhålan Nedbrytningen börjar redan i munhålan där tänderna krossar, sliter sönder eller mal ner födan till mindre delar. Antal tuggor är korr. med MSP hastighet och energiutvinning/tid. Krampar!? En liter saliv bildas per dag som innehåller enzymerna lysozym som är bakteriedödande och amylas som bryter ner stärkelse. Mucin Tugga bröd Matstrupen (pharynx) består av bindväv och muskulatur. Struplocket stängs och matstrupen för ner födan genom peristaltiska muskelsammandragningar. Vi sväljer ofta fel. Sfinktrar förhindrar att maten kan komma upp. Kräkningsreflex. Matstrupen mynnar i övre magmunnen i magsäcken

17 Magsäcken Bearbetar maten 2-6 timmar i en sur (ph-2, dödar de flesta mikroorganismer) miljö innehållande saltsyra där proteiner denatureras och spjälkas av enzymet pepsin. Syn-, doft- och smakintryck stimulerar bildningen av hormonet gastrin som i sin tur påverkar produktionen av magsaft (HCL). Kurr i magen Parietalceller som har stor yta mot blodkärl tar upp vatten och koldioxid och bildar kolsyra med hjälp av enzymet karbanhydras. Kolsyran omvandlas till vätejoner och vätekarbonatjoner. H + -joner och Cl - joner transporteras aktivt till magsäcken.

18 Magsäcken forts. Ett flertal specialiserade celltyper ingår i magsäckens funktion. Körtelceller som parietalceller bildar saltsyra som sagt och huvudceller bildar pepsinogen. Pepsinogen utsöndras och träffar på saltsyra och omformas då till det aktiva proteinnedbrytande pepsinet. Halsceller bildar ett slemskikt som skyddar alla celler mot nedbrytning av pepsinet och saltsyra samt mot mekanisk skada. Epitelceller nybildas hela tiden och ersätts under en tidsperiod av tre dygn. Sker inte nybildningen fullständigt och en för liten slemproduktion uppstår, så kan saltsyra och pepsin nå ned till dessa celler, skada dessa varvid bakterien (Heliobakter pylori ) få fotfäste varvid ett magsår har bildats. Stress och magsår?

19 Tunntarm Yt-förstoring genom microvilli, villi och veckade åsar. Huvuddelen av födan bryts ner här. (6m, 300m²) Till tolvfingertarmen kommer en liter galla från levern och två liter bukspott från bukspottskörteln dagligen. Gallan innehåller gallsalter (som sönderdelar fett) och rester från nedbrytning av blodkroppar (bilirubin). Bukspott är starkt basiskt och neutraliserar saltsyra rester från magsäcken (ph 8) samt innehåller amylas som fortsätter nedbrytningen av socker (munhålan). Proteinnedbrytningen som började i magsäcken slutförs här i flera steg med ett flertal inblandade enzymer som pepsin, trypsin och dipeptidas (se tabell bok). Peristaltiska muskelsammandragningar driver födan framåt varvid epitelceller absorberar socker, aminosyror, glycerol och fettsyror genom aktiv transport.

20 Tunntarm (forts.) Socker och aminosyror transporteras i blodet och mestadelen (75%) går till levern. I levern lagras socker i form av glykogen (konstant energireserv 0,1%). Aminosyror omvandlas även till glukos om blodsockerhalten i levern är för låg. Fettdropparna bryts ned med hjälp av lipas varvid de syntetiseras till fett, förpackas i proteiner och transporteras i lymfsystemet. Mutualistiska mjölksyrabakterier: Stimulerar immunförsvaret Producerar B-vitaminer Förbättrar tarmmotorik Dödar invasiva bakterier Probiotiska produkter (Acidofilus)? Epitelceller med stor transportförmåga (membranproteiner) står i förbindelse med blod och lymfkärl

21 Leverns roll Lagrar socker som energireserv (glykogen) som omvandlas till glukos vid behov. Aminosyror omvandlas till glukos om blodsockerhalten är låg och därefter (10-15 min) börjar fett brytas ned för produktion av glukos. Levern reglerar/syntetiserar även halterna av aminosyror och fetter i det utgående blodet. Levern utsöndrar galla som finfördelar fetter i tunntarmen för transport i bl.a. lymfsystemet och för lagring i fettceller. (Homogeniserad mjölk) Levern fungerar också som ett filter där avfallsprodukter och gifter från cellerna och mag-tarmkanalen omvandlas av enzymer, görs vattenlösliga för lättare och snabbare transport till njurarna och utsöndring. (Urinämne). Bryter även ned röda blodkroppar och reglerar blodets vattenpotential (plasmaproteiner). Funktionsstörning i levern kan leda till gul hud/gulsot pga. hög bilirubinhalt. Leverartären för syreriktblod till leverns celler. Portådern leder näringsrikt blod till levern (75% av allt från matspjälkningen.). T.ex. alkohol oxideras till acetataldehyd som i sin tur bildar ättiksyra som sönderdelas till. koldioxid och vatten. Vi stor alkoholkonsumtion lagras energin som fett i levern varvid funktionen störs (skrumplever). Omvandlingen av ammoniak till urinämne störs bl.a.

22 Tjocktarmen Tunntarmen (1) övergår i den 1,5 m långa tjocktarmen (2) och vid övergången från tunntarmen ligger blindtarmen med sitt bihang (appendix) Tjocktarmen återvinner 7 liter vatten per dygn genom osmos. Symbionta bakterier som E-coli och andra, producerar gaser (5 liter/dygn, metan och svavelväte) samt vitaminer som (C, folsyra, K och flera B-vitaminer) som biprodukt vilka absorberas av blodet. Exkrementer består av ospjälkade matrester, cellulosa, celldelar och bakterier, (brunfärgat av bilirubin som är en restprodukt vid nedbrytningen av hemoglobin). 3 Blindtarmsbihanget (3), en liten ihålig tarmdel, en rest, rudiment, från våra bladätande förfäder. En del föds utan den. Blindtarmsinflammation är vanligt, 1/15 och 20% dödlighet före kirurgins tidevarv. 99%. Varför har inte bihanget selekterats bort? Har den en funktion som är viktig? Bakteriereservoar? En evolutionär återvändsgränd? Flera rudimentära strukturer? Coccyx -svanskotor, arrector pili-hårmuskler, öronmuskler och blinkhinnan. Restgener. C-vitamin.

23 Födan och ämnesomsättning Huvuddelen av födan består alltså av kolhydrater fetter och proteiner. (55, 30 och 15 %??). LCHF? Maten fungerar som byggnadsmaterial eller energikälla (glukos) vilket mäts i (kj/kcal). 1 gram kolhydrater eller protein ger 17 kj medan fett ger 39 kj. De åtta aminosyror som är essentiella för vuxna är fenylalanin, isoleusin, leucin, lysin, metionin, treonin, tryptofan och valin. Kroppens basalmetabolism ligger vid kJ/dygn eller kcal/dygn då nervsystem, cirkulationssystem och andningsorgan är igång vid fullständig vila. Däggdjur och fåglar är jämnvarma och har högst basalmetabolism medan fiskar groddjur och kräldjur är växelvarma. Jämn kroppsvärme (37 0 C) är alltså en effekt av energiöverskottet i cellernas metabolism och om energiintaget överskrider behovet så lagras överskottet först som glykogen i muskler och levern sen när dessa depåer är fulla så bildas fett av proteiner och kolhydrater i levern, transporteras till och lagras i fettceller. Vi behöver även essentiella födoämnen som 8 aminosyror, fleromättade fettsyrorna linol och linolensyra, vitaminer (se sid 75) samt mineraler och spårämnen (sid 76).

24 Del 3. Andning och gasutbyte Heterotrofa organismer behöver syre som oxidationsmedel vid cellandningen. Luft innehåller 21% syrgas medan vatten innehåller 0,5 % och ändå sker all gasutbyte genom diffusion av syrgas i vatten med avstånd mindre än 1mm. Encelliga organismer har inga särskilda andningsorgan utan syre tas upp genom cellmembranen. Större flercelliga organismer har speciella organ för transport och utbyte av gaser såsom syre och koldioxid. Detta beror på att den effektiva ytan inte räcker till för cellernas behov, kroppsvolymen är större hos dessa i förhållande till kroppsytan. Yta>volym encelliga diffusion Yta<volym flercelliga organ Gemensamt för både vatten och luftbaserade andningsorgan är att ytan där gasutbytet sker är maximerat och mycket tunn samt att blod och blodkärl använd för gastransport (O 2, CO 2 )

25 Vattenliv Gälar förekommer hos flera djurgrupper, som havsborstmaskar, blötdjur, kräftdjur, fiskar och en del groddjur Axolotl Utveckling av förgrenade gälar effektiviserade djuren metabolism och gjorde dessa rörliga och snabba och kunde söka upp sin föda (betare & senare rovdjur) Dock var utanpåliggande gälar väldigt sårbara så många djurgrupper utvecklade olika typer av skydd

26 Vattenliv forts. Det finns både fördelar och nackdelar att andas i vattnet. En fördel är att cellerna i andningsorganen hela tiden hålls fuktiga vilket underlättar god diffusion. En nackdel är att vattnet håller lite syre 0,5% i 15 0 C. Detta medför att vattenlevande djur på olika sätt aktivt pumpar vatten förbi sina gälar, ett arbete som hos fiskar kan uppgå till 20% av det totala muskelarbetet. Hos fiskar pressas på så sätt vatten över de blodrika gälarna från munhålan ut genom gällocken. Blodet i blodkärlen går i motsatt riktning så att vatten och blodström möter varandra vilket möjliggör att blodet hela tiden möter vatten med en högre syrehalt. Detta leder till att över 80% av vattnets syre diffunderar ut i blodet i stället för 50%. Motströmsprincip (se bok)

27 Landliv Landdjur behöver bara avsätta en tiondel så mycket energi (2%) till andningsmuskulaturen i jämförelse med vattenlevande. Dock kan inte landdjuren ha sina andningsorgan i perifera delar av kroppen eftersom det skulle innebära för stora vätskeförluster. Hos insekter leds syre in genom trakéerna antingen genom aktivt pumpande (som hos stora insekter) eller genom diffusion hos små. Flygande insekter gör av med ggr mer O 2 än när de vilar vilket lett fram till att själva vingrörelserna förutom att hålla insekten flygande även med hög frekvens pumpar syre genom trakéerna. Ofta luftblåsor. Det finns en övre gräns för trakéernas storlek och syrets diffunderings kapacitet vilket har begränsat insekternas kroppsstorlek utifrån ett evolutionärt perspektiv. Kan O 2 halten (21%) varierat?

28 Landliv forts. Hos djur som har lungor finns direktkontakten bara mellan luften och specialiserade celler i lungan. Detta gäller de flesta groddjur, kräldjur, fåglar och däggdjur. Groddjur kan förutom lungandning ta upp en stor del av syrebehovet genom den fuktiga huden, sköldpaddor tar upp en del syre i munnen genom tungan. Fåglar har i allmänhet en liten kropp vilket ger en stor yta i förhållande till volymen och därmed stora värmeförluster. Värmeförluster kompenseras i allmänhet av en hög ämnesomsättning och därmed ett stort syrebehov. Fåglarnas andningsorgan är därför mycket effektiva eftersom dom förutom lungor har luftsäckar i kroppshålan och de stora benen. Detta medför att syre diffunderar ut i blodet effektivt i alveolerna både vid in och utandning. Kolibrier och små fladdermöss har en extrem hög ämnesomsättning. Hjärtat slår 1000 ggr/min vid flykt. Dessa måste äta kontinuerligt. Dvala.

29 Människans andningsorgan Luften tas in, fuktas och värms upp i näshåla m.h.a. ytförstorande näsmusslor och ytliga blodkärl. Näshår, slem och cilier filtrerar bort partiklar som transporteras till svalget. (Spottas ut eller sväljs) Struplocket öppnas vid andning och stängs vid sväljrörelse. (Sväljreflex) Struphuvud och luftstrupe är förstärkt med hästskoformade broskringar som ger stadga och håller luftstrupen öppen. Luftstrupen fördelas i två luftrör (bronker) som sen fördelas i bronkioler som sedan förgrenas till går till lungblåsor (alveoler). Bioteknik Alveoler är 0,1 mm stora och det finns 400 miljoner stycken vilket bildar en totalyta på ca: 100m 2. Vid inandningen (500 ml (vila) 3-5 l (jogga)) kontraherar revbensmuskler och mellangärdet så bröstkorgen lyfts varvid luft sugs in i lungorna. När man andas ut slappnar muskler av och lungvävnaden som är töjbar pressas luften passivt ut ur lungorna. In- och utandningen styrs av signaler som kommer från andningscentrum i hjärnstammen samt påverkas av censorceller som känner av CO 2. Man kan även påverka andningen med viljan och det sker från storhjärnans bark. Hyperventilering? CO 2 sänks, ph ökar, albumin frigör H+ som binder till hemoglobin. Syreupptag minskar, Ca+ brist. Kramp, känselbortfall.

30 Människans gasutbyte. Koncentrationsskillnader (gastryck) av O 2 och CO 2 i kapillärerna resulterar i gasernas motsatta diffusion i kapillärceller. Ut och in i vävnadsvätskan. Hög CO 2 produktion pga. arbete sänker ph (+/- 7,4) och hindrar O 2 upptag och varför vi ökar andningsfrekvensen och därmed ph. 95 % av CO 2 diffunderar in i erytrocyterna och 70 % bildar kolsyra medan 25 % binds till hemoglobinet. 97% av syret binds till hemoglobinet i de röda blodcellerna (erytrocyter 5 milj/mm 3 ) som innehåller 250 miljoner hemoglobinmolekyler som binder 4 O 2 var. Endast 4,5 ml O 2 /L kan lösas i blodet, men med respirationspigmentet hemoglobin kan 200 ml bindas per liter. Hjärtat pumpar 12,5 l blod/min (5-35 l/min).om vi inte hade hemoglobin så behöver vi 500l blod och ett hjärta stort som en medicinboll. Kräftdjur och musslor har hemocyanin med Cu som respirationspigment. Hemocyaninet svävar fritt i kroppsvätskan i det öppna blodsystemet. CO 2 bildar kolsyra som sedan faller sönder i HCO 3 - varvid H + ersätter och frigör syret på hemoglobinmolekylen. Jämnvikt ph

31 Del 4. Cirkulation Organismernas celler behöver kunna utbyta ämnen med omgivningen, vilket förutsätter att ämnena löses i vatten. Syre, näring, hormoner, enzymer och restprodukter som urinämne och koldioxid. Cirkulationen effektiviseras av blod, kärl och hjärtan. Slutna system hittar vi i hos ryggradsdjur, bläckfiskar, maskar och tagghudingar. Här sker cirkulationen med hjälp av blodsystem dvs blod, kärl och hjärtan. Slutna system är snabba och effektiva men kostsamma. I öppna system finns ingen egentlig skillnad mellan blod och kroppsvätska (hemolyfa). Blodet och kroppsvätskan pumpas ut i kroppshålan och fördelas. Öppna system hittar vi hos insekter, kräftdjur och mollusker. Öppna system är långsamma men inte energikrävande.

32 Cirkulation forts. Fiskar har ett tvårummigt hjärta där blodet bara passerar hjärtat en gång. När blodet passerar gälarna sjunker blodtrycket väsentligt varför blodet når organen med lågt tryck. Cellandningen sker därför långsamt med liten ATP bildning och spillvärme varför fiskarna tvingas vara växelvarma. Groddjur har trerummigt hjärta men med viss blandning av blod, växelvarma. Kräldjur har trerummigt men med mindre uppblandning.

33 Blodomloppet hos däggdjur Är dubbelt och pumpas med ett fyrrummigt hjärta med högt tryck till cellerna utan uppblandning av blod. (1) höger kammare pumpar blod till lungorna via (2) lungartärerna vilka är de enda artärerna som innehåller syrefattigt blod. När blodet strömmar igenom kapillärerna i vänster och höger lunga (3) tas syre upp varvid koldioxid avges. Det syrerika blodet återvänder till vänster förmak (4) via lungvenerna de enda vener som innehåller syrerikt blod. Därifrån pumpas det vidare till vänster kammare (5) och därifrån till aortan (6) som är kroppens största artär som leder blodet till kroppens olika organ, som magsäck, lever, njurar och muskler samt mindre artärer som krans, huvud, ben och armartärer (7, 8) Artärerna blir successivt mindre och övergår till slut i kapillärer (8 µm) och består av ett lager epitelceller. Ingen cell befinner sig längre bort än 130 µm från en kapillär. Blodet från kapillärerna samlas upp i vener (9, 10) som för blodet tillbaka till höger förmak (11) varefter det pumpas till höger kammare (1) och kretsloppet är slutet. Hjärtslagen regleras av ett impulscentrum vid höger förmak som skickar elektriska signaler som får de olika hjärtdelarna att kontrahera i en bestämd ordning. Påverkas av hormoner och signaler från CNS

34 Skillnader i veners respektive artärers uppbyggnad Elastiska fibrer (kollagen, fibrin). Glatt muskulatur och klaffar

35 Blodtryck och aktivitet i kapillärerna Blodtrycket är ett mått på det tryck som blodet utövar på kärlväggarna. Trycket är högre i artärer än i vener och är som allra högst i hjärtats arbetsfas, systole. Det systoliska trycket för en frisk 20 åring är cirka 115 mm Hg och mäts i överarmens artärer. Under hjärtats vilofas, diastole, sjunker trycket till omkring 70 mm Hg. Med stigande ålder ökar värdena och i 50-årsåldern kan det vara omkring 140/80. Slagvolymen ca ml ur vänstra kammaren. Hjärtfrekvens 35-90/min och 5-30 liter/min. Hjärtat anpassar sig vid långvarig belastning och blir kraftfullare och pulsen sänks. Blodtrycket är mycket lågt i venerna och transporteras mot hjärtat genom att skelettmuskler som ligger parallellt med venerna kontraheras. Klaffar i venerna hindrar blodet från att pressas åt fel håll.

36 Sfinktrar Blodet kan kanaliseras till olika delar av kroppen eftersom mängden blod som rinner genom ett kapillärnät regleras av sfinktrar som består av glatt muskulatur. Sfinktrarna kan dras ihop så att kapillärerna stängs och mindre mängd blod flyter genom det aktuella kapillärnätet Vid löpträning slappnar sfinktrarna av i skelettmuskler i benen och mer blod strömmar genom musklerna. Efter en måltid sluts sfinktrarna i skelettmusklernas kapillärer, medan sfinktrar runt kapillärer vid tarmkanalen öppnas. Mer blod strömmar då förbi matspjälkningskanalen och mer näring kan tas upp av blodet.

37 Kapillärer Struktur och funktion hos hjärta, artärer och vener kan ses som medel för att nå det egentliga målet för cirkulationssystemets aktivitet. Nämligen ett effektivt ämnesutbyte mellan blod och vävnadsceller i kapillärerna. Ämnen utväxlas mellan blod och celler genom diffusion och filtration. Vävnadsvätskan Kapillärernas minsta storlek är något större än blodkropparnas ca: 9-10 µm. Ingen cell befinner sig längre bort än 130 µm från en kapillär km kapillärer.

38 Ämnesutbyte i kapillärerna Blodtrycket i den arteriella delen av kapillärerna är högre än i den venösa delen. Det leder till att blodplasman filtreras så att små joner och molekyler som salter, socker, koldioxid och syre pressas ut från kapillärerna till vävnadscellerna. Kvar i blodet finns många stora proteiner och röda blodkroppar nu i en högre koncentration eftersom vatten försvunnit, vilket ger en låg vattenpotential och ett osmotiskt sug efter vatten från cellerna runt omkring kapillären. Nu diffunderar därför vatten, CO 2 och cellens restprodukter in i kapillären.

39 Blodet Blodet uppgår till ungefär 8 % av människans kroppsvikt. Röda, vita blodkroppar samt blodplättar. Plasman som uppgår till 55% av blodet består till 90 % av vatten. De flesta ämnen som cellerna behöver och de restprodukter som avges från cellerna transporteras lösta i plasman. (Undantag är merparten av syre och koldioxid.) I plasman finns också speciella blodproteiner (7%) som fibrinogen som deltar i koaguleringen av blodet och albumin som reglerar den osmotiska balansen och transport av fettsyror. Här finns även hormoner, salter, vitaminer, socker och antikroppar som deltar i immunförsvaret. Varje kubikmillimeter blod innehåller cirka 4-5 miljoner röda blodkroppar. En vuxen människa har omkring 25 biljoner röda blodkroppar. Ge blod? Åderlåtning?

40 Blodkropparna är av 3 typer. 1. Röda blodkroppar (erytrocyter). Syretransporten och gas utbytet gynnas av att de röda blodkropparna är platta och små (7-8 µm i diameter) vilket ger cellerna en stor sammanlagd yta där gaser kan diffundera in och ut. Röda blodkropparna innehåller ingen cellkärna, inga ribosomer eller mitokondrier som förbrukar O 2. Det finns 250 milj. hemoglobinmolekyler/cell. De röda blodkropparna får energi enbart genom anaerob förbränning. Finns i blodbanorna i fyra månader varefter de bryts ned i levern och järnet transporteras till benmärgen. Bildningstakten av nya blodkroppar regleras av hormonet erythropoietin som bildas i njurarna. Syrefattiga miljöer t.ex. hög höjd stimulerar produktion av hormonet och därmed antalet blodkroppar. (Höghöjds träning/epo- dopning).

41 2. Vita blodkroppar (leukocyter) som deltar i kroppens försvar mot smittämnen. Neutrofiler och monocyter är makrofager som äter bakterier genom fagocytos. Basofiler utvecklas till granulocyter som är mindre fagocyter. Eosinofiler bildar NK-celler och lymfocyter bildar B & T celler. 3. Blodplättar (trombocyter, platelets) som deltar vid koagulering av blod. Alla blodkroppar bildas i den röda benmärgen som finns i bröstben, revben och de längre skelettbenen i armar och ben. Fibrintrådar och blodplättar vid koagulering. (Blödarsjuka kan inte bilda fibrinogen)