Układ krwionośny

Układ krwionośny spełnia szereg istotnych funkcji. W sposób szybki i efektowny transportuje on gazy oddechowe, pomiędzy płucami a poszczególnymi tkankami ciała. Zaopatruje on komórki ciała a substancje odżywcze. Transportuje zbędne i szkodliwe produkty przemiany materii z tkanek do układu wydalniczego. Bierze też udział w termoregulacji, wyrównując temperaturę płynów ustrojowych oraz tkanek. Ponadto odgrywa zasadniczą rolę w mechanizmach obronnych organizmu.

Wszystkie kręgowce, w tym człowiek oraz pierścienice, będące bezkręgowcami, posiadają zamknięty układ krwionośny. Krew krąży u nich systemem zamkniętych naczyń i nie wylewa się do jam ciała. U większości bezkręgowców występuje otwarty układ krwionośny.

Układ krążenia człowieka tworzą naczynia krwionośne oraz serce. Zadanie serca polega na tłoczeniu krwi. Serce leży w worku osierdziowym. Ściana serca składa się z trzech warstw. Warstwa zewnętrzna to nasierdzie, zbudowane z tkanki łącznej. Na jego powierzchni występują bruzdy, z naczyniami wieńcowymi. Warstwa środkowa zbudowana jest z mięśnia sercowego, poprzecznie prążkowanego. Warstwa wewnętrzna, czyli wsierdzie, zbudowana jest z tkanki łącznej oraz nabłonka. Serce człowieka jest czteroczęściowe, składa się z dwóch przedsionków i dwóch komór. Przedsionek prawy oddzielony jest od przedsionka prawego przegrodą międzyprzedsionkową. Pomiędzy komorami prawa i lewą występuje przegroda międzykomorowa. U ujścia przedsionkowo-komorowego prawego znajduje się zastawka trójdzielna, natomiast u ujścia przedsionkowo-komorowego lewego znajduje się zastawka dwudzielna. Pomiędzy komorami, a ujściem aorty i tętnicy płucnej znajdują się zastawki półksiężycowate. Z komory prawej wychodzi pień płucny, natomiast z komory lewej-tętnica główna, czyli aorta. Do prawego przedsionka uchodzą dwie żyły czcze, natomiast do przedsionka lewego-żyły płucne.

Skurcze mięśnia sercowego generowane są w obrębie mięśnia sercowego i są niezależne od pobudzenia nerwowego. Układ przewodzący serca zbudowany jest ze zmodyfikowanych komórek mięśnia sercowego, które tworzą węzły. Komórki te generują i przewodzą bodźce skurczowe, które są rozprzestrzenianie po całym mięśniu sercowym. W skład układu przewodzącego serca wchodzą węzeł zatokowo-przedsionkowy, węzeł przedsionkowo-komorowy, pęczek Hissa oraz włókna Purkinjego.

Krew krąży po organizmie naczyniami krwionośnymi. Tętnice są grubościennymi naczyniami, prowadzącymi krew z serca do narządów ciała. Żyły prowadzą krew z tkanek do serca. Pomiędzy żyłami i tętnicami występują kapilary, najcieńsze naczynia krwionośne, za pośrednictwem których zachodzi wymiana substancji między krwią, a tkankami ciała.

U człowieka krew krąży w dwóch obiegach-dużym i małym. Obieg mały łączy serce z płucami. W tym obiegu krew ulega, w płucach, utlenowaniu. Obieg mały zaczyna się w prawym przedsionku. Stamtąd krew wędruje do prawej komory, która wtłacza ją do tętnic płucnych. W płucach rozdzielają się one na coraz drobniejsze naczynka, które dają początek rozgałęzionej sieci naczyń włosowatych w płucach. Oplatają one gęstą siecią pęcherzyki płucne. Naczynia włosowate przechodzą stopniowo w żyły płucne, które uchodzą do lewego przedsionka. Obieg duży łączy serce z pozostałymi częściami organizmu. Obieg duży zaopatruje w krew wszystkie tkanki. Obieg duży rozpoczyna się w lewym przedsionku. Stamtąd krew wędruje do lewej komory, która wtłacza ją do aorty. Aorta rozgałęzia się na szereg mniejszych tętnic, które dają początek naczyniom włosowatym. Po przejściu przez poszczególne narządy naczynia włosowate łączą się w żyły, które prowadzą krew do serca. Żyły uchodzą do prawego przedsionka.

Zazwyczaj pomiędzy tętnicą a żyłą występuje gęsta sieć naczyń włosowatych. Jednak istnieją też inne typy połączeń naczyń krwionośnych. Krążenie wrotne, to na przykład układ żylno-żylny. Krew z naczyń włosowatych zbierana jest w żyłę, która znowu rozpada się na sieć naczyń włosowatych, które następnie łączą się tworząc żyłę. Krążenie wrotne występuje na przykład w wątrobie. Natomiast w przypadku sieci dziwnej, mała tętnica, lub żyła dzieli się na naczynia włosowate, które biegną równolegle, a ich końce łączą się znowu w tętnicę lub żyłę. Sieć dziwna tętniczo-tętnicza występuje w kłębuszku naczyniowym nefronu.

W procesie krzepnięcia krwi biorą udział trombocyty, czyli płytki krwi. Gdy dojdzie do uszkodzenia naczynia krwionośnego, ulega ono obkurczeniu, co zmniejsza tempo utraty krwi. Płytki krwi natomiast przyklejają się do ostrych krawędzi uszkodzonego naczynia, tworząc tymczasowy czop. Międzyczasie tworzony jest trwalszy skrzep. W wątrobie powstaje białko osocza, protrombina. Proces ten wymaga obecności witaminy K. Pod wpływem czynników wydzielanych przez uszkodzona tkankę, jonów wapnia oraz związków wydzielanych przez płytki krwi, protrombina ulega przekształceniu w trombinę. Trombina katalizuje reakcje przekształcenia rozpuszczalnego w wodzie fibrynogenu, w nierozpuszczalną fibrynę. Włókna fibryny przyklejają się do zranionego miejsca, tworząc sieć, która przechwytuje płytki krwi.

Niektóre składniki krwi biorą udział w procesach odpornościowych organizmu. Odpornością nazywamy zdolność organizmu do obrony przed patogenami oraz czynnikami chorobotwórczymi. Antygenem nazywamy jakąkolwiek substancję, która wywołuje odpowiedź immunologiczną. Najczęściej jest to cząsteczka białka, lub duża cząsteczka węglowodanu, które są obce dla organizmu. Wyróżniamy odporność humoralną, związaną z produkcją przeciwciał oraz odporność komórkową, związaną z obecnością monocytów oraz limfocytów T. Jeśli odporność organizmu dotyczy wszystkich typów antygenów mówimy o odporności nieswoistej. Na odporność nieswoistą składają się takie czynniki jak kwaśny odczyn skóry, pochodzący od kwasu mlekowego, kwaśny odczyn żołądka i(u kobiet) pochwy, proces rogowacenia naskórka, obecność rzęsek i śluzu w drogach oddechowych, odruchy bezwarunkowe, takie jak kaszel, lub kichanie, działalność komórek żernych oraz obecność lizozymu w ślinie i łzach. Odporność swoista związana jest z działaniem limfocytów.

Układ wydalniczy

Wydalaniem nazywamy proces usuwania z organizmu produktów przemian metabolicznych, które są szkodliwe w nadmiarze, nie podlegają przyswojeniu ani dalszej obróbce. Substancje takie nazywamy wydalinami. Zwierzęta wydalają głównie produkty metabolizmu azotowego, wodę i sole mineralne. Zwierzęta wodne, między innymi ryby wydalają amoniak, który jest związkiem toksycznym i musi być silnie rozcieńczony. U zwierząt, które muszą prowadzić oszczędną gospodarkę wodną, amoniak ulega dalszej obróbce. Owady, niektóre gady oraz ptaki wydalają kwas moczowy. Jest to związek słabo rozpuszczalny w wodzie i może być usunięty w postaci krystalicznej masy, co w istotny sposób ogranicza zużycie wody. Płazy i ssaki wydalają azot w postaci mocznika. Mocznik powstaje w wątrobie, w procesie zwanym cyklem mocznikowym (ornitynowym). Z dwutlenku węgla i oddzielonego o aminokwasów amoniaku powstaje karbamylofosforan, który jest właściwym substratem cyklu mocznikowego. Karbamylofosforan łączy się z cząsteczką ornityny, dając cytrulinę. W dalszych procesach, w których biorą udział różne aminokwasy i zużywana jest energia z ATP oddzielana jest cząsteczka mocznika, a cząsteczka ornityny ulega odtworzeniu.

Narządem wydalniczym kręgowców jest nerka. Jej funkcja polega na wydalaniu ogromnej większości produktów metabolizmu azotowego. Ponadto bierze udział w osmoregulacji, ponieważ reguluje ilość wody i soli mineralnych w ustroju. Pracę nerek wspomagają w niewielkim stopniu skóra, płuca oraz układ pokarmowy.

Podstawową jednostką funkcjonalną nerki stanowi nefron. Nefron składa się z torebki Bowmana, wewnątrz której znajduje się kłębuszek naczyń krwionośnych oraz odchodzących od torebki Bowmana kanalików nerkowych: kanaliku krętego pierwszego rzędu, pętli Henlego oraz kanaliku krętego drugiego rzędu. Kanalik kręty drugiego rzędu uchodzi do kanalika zbiorczego. W nefronach maja miejsce procesy prowadzące do utworzenia moczu. Proces tworzenia moczu jest trójetapowy. Pierwszy etap to filtracja, która zachodzi pomiędzy siecią naczyń włosowatych, a ścianą torebki Bowmana. Do torebki Bowmana trafiają woda, glukoza, aminokwasy, jony sodowe, chlorkowe, wodorowęglanowe oraz mocznik. Substancje te tworzą tak zwany mocz pierwotny, który nie podlega wydaleniu. Około 99% wraca do krwiobiegu w procesie zwanym resorpcją. Około 65% moczu pierwotnego ulega resorpcji w kanalikach krętych pierwszego rzędu. Wchłanianie są między innymi takie substancje jak aminokwasy, witaminy, glukoza oraz wiele jonów. Reszta wchłaniana jest w pętli Henlego oraz w kanalikach krętych drugiego rzędu. Trzeci etap produkcji moczu ostatecznego nosi nazwę sekrecji. Takie substancje jak jony potasowe, wodorowe i amonowe są w sposób aktywny wydzielane z krwi do przesączu. Wydzielane są ponadto niektóre leki, między innymi penicylina. Sekrecja ma miejsce przede wszystkim w kanalikach krętych drugiego rzędu. Dopiero po tych trzech etapach powstaje mocz ostateczny, który podlega wydaleniu.