16.3: Mifumo ya Mzunguko na Upumuaji

Wanyama ni viumbe vingi vya seli ambavyo vinahitaji utaratibu wa kusafirisha virutubisho katika miili yao na kuondoa taka. Mfumo wa mzunguko wa binadamu una mtandao mgumu wa mishipa ya damu ambayo hufikia sehemu zote za mwili. Mtandao huu wa kina hutoa seli, tishu, na viungo na oksijeni na virutubisho, na huondoa dioksidi kaboni na misombo ya taka.

Ya kati ya usafiri wa gesi na molekuli nyingine ni damu, ambayo inaendelea kuzunguka kupitia mfumo. Tofauti za shinikizo ndani ya mfumo husababisha harakati za damu na huundwa na kusukwa kwa moyo.

Kubadilishana gesi kati ya tishu na damu ni kazi muhimu ya mfumo wa mzunguko. Kwa binadamu, mamalia wengine, na ndege, damu inachukua oksijeni na hutoa dioksidi kaboni kwenye mapafu. Hivyo mfumo wa mzunguko na kupumua, ambao kazi yake ni kupata oksijeni na kutokwa dioksidi kaboni, kazi kwa kitovu.

Mfumo wa Kupumua

Kuchukua pumzi ndani na kushikilia. Kusubiri sekunde kadhaa na kisha uache. Wanadamu, wakati hawajajitahidi wenyewe, pumua takriban mara 15 kwa dakika kwa wastani. Hii inalingana na pumzi 900 kwa saa au pumzi 21,600 kwa siku. Kwa kila kuvuta pumzi, hewa hujaza mapafu, na kwa kila pumzi, inarudi nyuma. Hewa hiyo inafanya zaidi kuliko tu kupungua na kufuta mapafu kwenye kifua cha kifua. Hewa ina oksijeni inayovuka tishu za mapafu, huingia kwenye damu, na husafiri kwa viungo na tishu. Huko, oksijeni hubadilishana kwa dioksidi kaboni, ambayo ni nyenzo za taka za mkononi. Dioksidi ya kaboni hutoka kwenye seli, huingia kwenye damu, inarudi kwenye mapafu, na imetoka nje ya mwili wakati wa kutolea nje.

Kupumua ni tukio la hiari na la kujihusisha. Ni mara ngapi pumzi inachukuliwa na ni kiasi gani cha hewa kinachovutwa au kinachotumiwa na kituo cha kupumua katika ubongo kwa kukabiliana na ishara zinazopokea kuhusu maudhui ya dioksidi kaboni ya damu. Hata hivyo, inawezekana kufuta kanuni hii moja kwa moja kwa shughuli kama vile kuzungumza, kuimba na kuogelea chini ya maji.

Wakati wa kuvuta pumzi diaphragm inatoka kuunda shinikizo hasi karibu na mapafu na huanza kuvuta, kuchora hewa kutoka nje ya mwili. Upepo huingia mwili kupitia cavity ya pua iko ndani ya pua (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kama hewa inapita kupitia cavity ya pua, hewa hupunguzwa kwa joto la mwili na humidified na unyevu kutoka kwenye membrane ya mucous. Michakato hii husaidia kusawazisha hewa kwa hali ya mwili, kupunguza uharibifu wowote ambao baridi, hewa kavu inaweza kusababisha. Chembechembe jambo kwamba ni yaliyo katika hewa ni kuondolewa katika vifungu pua na nywele, kamasi, na cilia. Air pia ni sampuli ya kemikali na hisia ya harufu.

Kutoka kwenye cavity ya pua, hewa hupita kupitia koo (koo) na larynx (sanduku la sauti) kama inafanya njia yake kwenye trachea (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kazi kuu ya trachea ni funnel hewa inhaled kwa mapafu na hewa exhaled nyuma nje ya mwili. Trachea ya binadamu ni silinda, urefu wa sentimita 25 hadi 30 (9.8-11.8 in), ambayo inakaa mbele ya mkojo na inaenea kutoka pharynx hadi kwenye cavity ya kifua hadi kwenye mapafu. Inafanywa kwa pete zisizo kamili za cartilage na misuli ya laini. Cartilage hutoa nguvu na msaada kwa trachea ili kuweka kifungu hicho wazi. Trachea imefungwa na seli zilizo na cilia na secrete kamasi. Kamasi huchukua chembe ambazo zimeingizwa, na cilia huhamisha chembe kuelekea pharynx.

Mwisho wa trachea hugawanyika katika bronchi mbili zinazoingia kwenye mapafu ya kulia na ya kushoto. Air huingia kwenye mapafu kupitia bronchi ya msingi. Bronchus ya msingi hugawanya, na kuunda bronchi ndogo na ndogo ya kipenyo mpaka vifungu viwe chini ya 1 mm (.03 in) mduara wakati wanaitwa bronchioles wanapogawanyika na kuenea kupitia mapafu. Kama trachea, bronchus na bronchioles hufanywa kwa cartilage na misuli ya laini. Bronchi innervated mishipa ya wote parasympathetic na ushirikano mifumo ya neva ambayo kudhibiti contraction misuli (parasympathetic) au utulivu (ushirikano) katika bronchi na bronchioles, kulingana na cues ya mfumo wa neva. Bronchioles ya mwisho ni bronchioles ya kupumua. Ducts alveolar ni masharti ya mwisho wa kila bronchiole kupumua. Mwishoni mwa kila duct ni sac ya alveolar, kila moja ina alveoli 20 hadi 30. Kubadilishana gesi hutokea tu katika alveoli. Alveoli ni nyembamba-walled na inaonekana kama Bubbles vidogo ndani ya sac. Alveoli ni katika kuwasiliana moja kwa moja na capillaries ya mfumo wa mzunguko. Mawasiliano ya karibu sana huhakikisha kwamba oksijeni itaenea kutoka kwa alveoli ndani ya damu. Aidha, dioksidi kaboni itaenea kutoka damu ndani ya alveoli ili kutolewa nje. Mpangilio wa anatomical wa capillaries na alveoli inasisitiza uhusiano wa kimuundo na utendaji wa mifumo ya kupumua na ya mzunguko. Makadirio ya eneo la uso wa alveoli katika mapafu hutofautiana karibu 100 m ². Eneo hili kubwa ni kuhusu eneo la mahakama ya tenisi ya nusu. Eneo hili kubwa la uso, pamoja na asili nyembamba ya ukuta wa seli za alveolar, inaruhusu gesi kuenea kwa urahisi katika seli.

UHUSIANO WA S

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Air inaingia kwenye mfumo wa kupumua kupitia cavity ya pua, na kisha hupita kupitia pharynx na trachea ndani ya mapafu. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NCI)

Ni ipi kati ya taarifa zifuatazo kuhusu mfumo wa kupumua kwa binadamu ni uongo?

1. Tunapopumua, hewa husafiri kutoka pharynx hadi trachea.
2. Tawi la bronchioles katika bronchi.
3. Ducts ya alveolar huunganisha kwenye sacs za alveolar.
4. Kubadilishana gesi kati ya mapafu na damu hufanyika katika alveolus.

DHANA KATIKA HATUA

Tazama video hii kwa ajili ya mapitio ya mfumo wa kupumua.

Mfumo wa Circulatory

Mfumo wa mzunguko ni mtandao wa vyombo—mishipa, mishipa, na kapilari na pampu, moyo. Katika viumbe vyote vya vertebrate hii ni mfumo wa kitanzi kilichofungwa, ambapo damu hutenganishwa kwa kiasi kikubwa na sehemu nyingine ya maji ya ziada ya mwili, maji ya maji, ambayo ni maji ya kuoga seli. Damu huzunguka ndani ya mishipa ya damu na huzunguka unidirectionally kutoka moyoni karibu moja ya njia mbili za mzunguko, kisha inarudi moyoni tena; hii ni mfumo wa mzunguko uliofungwa. Mifumo ya mzunguko wa wazi hupatikana katika wanyama wasio na uti wa mgongo ambapo maji ya mzunguko hupanda viungo vya ndani moja kwa moja ingawa inaweza kuhamishwa karibu na moyo wa kusukumia.

Moyo

Moyo ni misuli tata ambayo ina pampu mbili: moja ambayo hupiga damu kupitia mzunguko wa mapafu hadi mapafu, na nyingine ambayo hupiga damu kupitia mzunguko wa utaratibu kwa tishu zote za mwili (na moyo yenyewe).

Moyo ni asymmetrical, na upande wa kushoto kuwa mkubwa kuliko upande wa kulia, unaohusiana na ukubwa tofauti wa mzunguko wa pulmona na utaratibu (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kwa wanadamu, moyo ni juu ya ukubwa wa ngumi iliyofungwa; imegawanywa katika vyumba vinne: atria mbili na ventricles mbili. Kuna atrium moja na ventricle moja upande wa kulia na atrium moja na ventricle moja upande wa kushoto. Atrium sahihi inapata damu deoxygenated kutoka mzunguko utaratibu kupitia mishipa kuu: mkuu vena cava, ambayo hutoka damu kutoka kichwa na mishipa inayotokana na mikono, pamoja na duni vena cava, ambayo hutoka damu kutoka mishipa inayotokana na viungo vya chini na miguu . Damu hii iliyosababishwa na oksijeni hupita kwenye ventricle sahihi kupitia valve ya tricuspid, ambayo inazuia kurudi kwa damu. Baada ya kujazwa, mikataba ya ventricle sahihi, kusukwa damu kwa mapafu kwa reoxygenation. Atrium ya kushoto inapata damu yenye utajiri wa oksijeni kutoka kwenye mapafu. Damu hii inapita kupitia valve ya bicuspid kwenye ventricle ya kushoto ambapo damu hupigwa ndani ya aorta. Aorta ni ateri kubwa ya mwili, kuchukua damu ya oksijeni kwa viungo na misuli ya mwili. Mfano huu wa kusukumia hujulikana kama mzunguko mara mbili na hupatikana katika wanyama wote. (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

UHUSIANO WA S

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Moyo umegawanywa katika vyumba vinne, atria mbili, na ventricles mbili. Kila chumba kinatenganishwa na valves za njia moja. Upande wa kulia wa moyo hupokea damu ya deoxygenated kutoka kwa mwili na kuipiga kwa mapafu. Upande wa kushoto wa moyo hupiga damu kwa mwili wote.

Ni ipi kati ya taarifa zifuatazo kuhusu mfumo wa mzunguko ni uongo?

1. Damu katika mishipa ya pulmona ni deoxygenated.
2. Damu katika vena cava duni ni deoxygenated.
3. Damu katika ateri ya pulmona ni deoxygenated.
4. Damu katika aorta ni oksijeni.

Mzunguko wa Moyo

Kusudi kuu la moyo ni kupiga damu kupitia mwili; inafanya hivyo katika mlolongo wa kurudia unaoitwa mzunguko wa moyo. Mzunguko wa moyo ni mtiririko wa damu kupitia moyo unaoratibiwa na ishara za electrochemical zinazosababisha misuli ya moyo mkataba na kupumzika. Katika kila mzunguko wa moyo, mlolongo wa vipindi hupiga damu, ukipiga kupitia mwili; hii inafuatiwa na awamu ya kufurahi, ambapo moyo hujaza damu. Awamu hizi mbili huitwa systole (contraction) na diastole (kufurahi), kwa mtiririko huo (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Ishara ya contraction huanza mahali nje ya atrium sahihi. Ishara ya electrochemical huenda kutoka huko kote atria inayowafanya mkataba. Ukandamizaji wa atria husababisha damu kupitia valves ndani ya ventricles. Kufunga kwa valves hizi unasababishwa na contraction ya ventricles hutoa sauti “lub”. Ishara ina, kwa wakati huu, imepita chini ya kuta za moyo, kupitia hatua kati ya atrium sahihi na ventricle sahihi. Ishara hiyo husababisha ventricles kuwa mkataba. Mkataba wa ventricles pamoja na kulazimisha damu ndani ya aorta na mishipa ya pulmona. Kufunga kwa valves kwa mishipa hii inayosababishwa na damu inayotolewa nyuma kuelekea moyo wakati wa kupumzika kwa ventricular hutoa sauti ya “dub” ya monosyllabic.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Katika kila mzunguko wa moyo, mfululizo wa vipindi (systoles) na relaxations (diastoles) hupiga damu kupitia moyo na kupitia mwili. (a) Wakati wa diastole ya moyo, damu inapita ndani ya moyo wakati vyumba vyote vinapumzika. (b) Kisha ventricles hubakia walishirikiana wakati systole ya atrial inasubu damu ndani ya ventricles. (c) Mara baada ya atria kupumzika tena, systole ya ventricle inasubu damu nje ya moyo.

Kusukwa kwa moyo ni kazi ya seli za misuli ya moyo, au cardiomyocytes, ambazo hufanya misuli ya moyo. Cardiomyocytes ni seli tofauti za misuli ambazo hupigwa kama misuli ya mifupa lakini pampu rhythmically na involuntarily kama misuli laini; seli zilizo karibu zinaunganishwa na disks zilizoingiliana zinazopatikana tu katika misuli ya moyo. Uunganisho huu huruhusu ishara ya umeme kusafiri moja kwa moja kwenye seli za misuli za jirani.

Impulses ya umeme ndani ya moyo huzalisha mikondo ya umeme ambayo inapita kupitia mwili na inaweza kupimwa kwenye ngozi kwa kutumia electrodes. Taarifa hii inaweza kuzingatiwa kama electrocardiogram (ECG) kurekodi msukumo wa umeme wa misuli ya moyo.

DHANA KATIKA HATUA

Tembelea tovuti ifuatayo ili uone pacemaker ya moyo, au mfumo wa electrocardiogram, kwa vitendo.

Mishipa ya damu

Damu kutoka moyoni hutolewa kupitia mwili kwa mtandao mgumu wa mishipa ya damu (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Mishipa huchukua damu mbali na moyo. Arteri kuu ya mzunguko wa utaratibu ni aorta; ni matawi katika mishipa mikubwa ambayo huchukua damu kwa viungo tofauti na viungo. Aorta na mishipa karibu na moyo zina kuta nzito lakini za elastic zinazoitikia na kuondokana na tofauti za shinikizo zinazosababishwa na moyo wa kumpiga. Mishipa mbali zaidi na moyo huwa na tishu za misuli zaidi katika kuta zao ambazo zinaweza kuzuia kuathiri viwango vya mtiririko wa damu. Mishipa mikubwa hutofautiana katika mishipa madogo, na kisha vyombo vidogo vinavyoitwa arterioles, kufikia kwa undani zaidi ndani ya misuli na viungo vya mwili.

Arterioles hutofautiana katika vitanda vya capillary. Vitanda vya capillary vina idadi kubwa, 10 hadi 100 ya capillaries ambayo tawi kati ya seli za mwili. Capillaries ni zilizopo nyembamba za kipenyo ambazo zinaweza kufaa seli moja nyekundu za damu na ni maeneo ya kubadilishana virutubisho, taka, na oksijeni na tishu kwenye kiwango cha seli. Fluid pia huvuja kutoka kwa damu ndani ya nafasi ya kiungo kutoka kwa capillaries. Capillaries hujiunga tena ndani ya vidole vinavyounganisha na mishipa madogo ambayo hatimaye huunganisha na mishipa mikubwa. Mishipa ni mishipa ya damu ambayo huleta damu ya juu katika dioksidi kaboni nyuma moyoni. Mishipa sio kama mviringo kama mishipa, kwani shinikizo ni la chini, na zina valves kwa urefu wake ambazo huzuia kurudi kwa damu mbali na moyo. Mishipa mikubwa hutoka damu kutoka kwa viungo sawa na miguu ambayo mishipa kuu hutoa.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Mishipa ya mwili, iliyoonyeshwa kwa nyekundu, kuanza kwenye arch ya aortic na tawi ili ugavi viungo na misuli ya mwili na damu ya oksijeni. Mishipa ya mwili, iliyoonyeshwa kwa bluu, kurudi damu kwa moyo. Mishipa ya pulmona ni bluu ili kutafakari ukweli kwamba wao ni deoxygenated, na mishipa ya pulmona ni nyekundu kutafakari kwamba wao ni oksijeni. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villareal)

Muhtasari wa sehemu

Mifumo ya kupumua kwa wanyama imeundwa ili kuwezesha kubadilishana gesi. Katika wanyama wa wanyama, hewa hupunguzwa na humidified katika cavity ya pua. Air kisha husafiri chini ya pharynx na larynx, kupitia trachea, na ndani ya mapafu. Katika mapafu, hewa hupita kupitia bronchi ya matawi, kufikia bronchioles ya kupumua. Bronchioles ya kupumua hufungua ndani ya ducts ya alveolar, sac ya alveolar, na alveoli. Kwa sababu kuna sac nyingi za alveoli na alveolar katika mapafu, eneo la uso wa kubadilishana gesi ni kubwa sana.

Mfumo wa mzunguko wa mamalia ni mfumo uliofungwa wenye mzunguko mara mbili unaopitia mapafu na mwili. Inajumuisha mtandao wa vyombo vyenye damu vinavyozunguka kwa sababu ya tofauti za shinikizo zinazozalishwa na moyo.

Moyo una pampu mbili zinazohamisha damu kupitia mzunguko wa pulmona na utaratibu. Kuna atrium moja na ventricle moja upande wa kulia na atrium moja na ventricle moja upande wa kushoto. Kuchochea kwa moyo ni kazi ya cardiomyocytes, seli tofauti za misuli ambazo hupigwa kama misuli ya mifupa lakini pampu ya kimwili na bila kujali kama misuli ya laini. Ishara ya contraction huanza katika ukuta wa atrium sahihi. Ishara ya electrochemical husababisha atria mbili mkataba kwa pamoja; basi ishara husababisha ventricles kuwa mkataba. Damu kutoka moyoni hutolewa kupitia mwili kwa mtandao mgumu wa mishipa ya damu; mishipa huchukua damu mbali na moyo, na mishipa huleta damu tena moyoni.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Ni ipi kati ya taarifa zifuatazo kuhusu mfumo wa kupumua kwa binadamu ni uongo?

Wakati tunapumua, hewa husafiri kutoka pharynx hadi trachea.
B. bronchioles tawi katika bronchi.
C. ducts ya alveolar huunganisha kwenye sac za alveolar.
D. kubadilishana gesi kati ya mapafu na damu hufanyika katika alveolus.

Jibu

B

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Ni ipi kati ya taarifa zifuatazo kuhusu mfumo wa mzunguko ni uongo?

A. damu katika mishipa ya pulmona ni deoxygenated.
B. damu katika vena cava duni ni deoxygenated.
C. damu katika ateri ya pulmona ni deoxygenated.
D. damu katika aorta ni oksijeni.

Jibu

A

faharasa

alveolus

(wingi: alveoli) (pia, sac hewa) muundo wa terminal wa kifungu cha mapafu ambapo kubadilishana gesi hutokea

aorta

ateri kubwa ambayo inachukua damu mbali na moyo na mfumo wa mzunguko wa utaratibu

ateri

chombo cha damu kinachochukua damu mbali na moyo

atriamu

(wingi: atria) chumba cha moyo kinachopokea damu kutoka mishipa

valve ya bicuspid

ufunguzi wa njia moja kati ya atrium na ventricle upande wa kushoto wa moyo

kikoromeo

(umoja: bronchus) matawi madogo ya tishu za cartilaginous ambazo hutoka kwenye trachea; hewa hupigwa kupitia bronchi hadi kanda ambapo kubadilishana gesi hutokea katika alveoli

bronchiole

njia ya hewa ambayo inatoka kwenye bronchus kuu hadi kwenye sac ya alveolar

kapilari

chombo kidogo cha damu ambacho kinaruhusu kifungu cha seli za damu binafsi na tovuti ya kutenganishwa kwa oksijeni na kubadilishana virutubisho

mzunguko wa moyo

kujaza na kuondoa moyo wa damu unaosababishwa na ishara za umeme zinazosababisha misuli ya moyo mkataba na kupumzika

mfumo wa mzunguko uliofungwa

mfumo ambao una damu iliyotengwa na maji ya mwili ya mwili na yaliyomo katika mishipa ya damu

kiwambo

misuli ya mifupa iko chini ya mapafu ambayo huingiza mapafu katika thorax

diastoli

awamu ya kufurahi ya mzunguko wa moyo wakati moyo umefurahi na ventricles ni kujaza na damu

electrocardiogram (ECG)

kurekodi msukumo wa umeme wa misuli ya moyo

chini ya vena cava

mshipa mkubwa wa mwili unarudi damu kutoka sehemu za chini za mwili hadi atrium sahihi

zoloto

sanduku la sauti, liko ndani ya koo

cavity ya pua

ufunguzi wa mfumo wa kupumua kwa mazingira ya nje

mfumo wa mzunguko wa wazi

mfumo wa mzunguko ambao una damu iliyochanganywa na maji ya kiungo katika cavity ya mwili na huwasha moja kwa moja viungo

koromeo

koo

bronchus ya msingi

(pia, bronchus kuu) mkoa wa barabara ya hewa ndani ya mapafu ambayo inahusisha na trachea na bifurcates kuunda bronchioles

mzunguko wa mapafu

mtiririko wa damu mbali na moyo kupitia mapafu ambapo oksijeni hutokea na kisha kurudi moyoni

mkuu vena cava

mshipa mkubwa wa mwili unarudi damu kutoka sehemu ya juu ya mwili hadi atrium sahihi

mzunguko wa utaratibu

mtiririko wa damu mbali na moyo kwa ubongo, ini, figo, tumbo, na viungo vingine, viungo, na misuli ya mwili, na kisha kurudi moyoni

sistoli

awamu ya contraction ya mzunguko wa moyo wakati ventricles ni kusukwa damu ndani ya mishipa

koo

tube ya cartilaginous ambayo husafirisha hewa kutoka koo hadi mapafu

valve ya tricuspid

ufunguzi wa njia moja kati ya atrium na ventricle upande wa kulia wa moyo

mshipa

chombo cha damu kinacholeta damu tena moyoni

ventricle

(ya moyo) chumba kikubwa cha moyo kinachopiga damu ndani ya mishipa

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts