Кровообращения человека Перевод

Спустя более 30 лет космических путешествий ученые узнали, что жизнь в космосе влияет практически на все системы организма. Космонавты теряют мышечную массу в ногах и теряют костную массу из-за деминерализации. Потеря минералов, таких как кальций из костей, может привести к образованию камней в почках и в конечном итоге привести к остеопорозу и переломам позвоночника, подобным тем, которые наблюдаются у пожилых людей. Космические путешествия также отрицательно сказываются на системе кровообращения человека и, как мы увидим далее, могут сделать космические путешествия очень опасным видом деятельности.

Влияние микрогравитации на систему кровообращения человека

Система кровообращения человека, также известная как сердечно-сосудистая система, предназначена для эффективной доставки крови, питательных веществ и кислорода, которые она несет, ко всем тканям организма. Таким образом, все ткани нашего организма зависят от системы кровообращения, и ее функция имеет решающее значение для жизни. Неудивительно, что существует много физиологов, ученых, которые изучают, как работает организм, которые специализируются на системе кровообращения человека. Однако вы можете удивиться тому, что существует целая область физиологии, известная как космическая физиология, посвященная пониманию того, как человеческий организм функционирует в космосе.

Система кровообращения человека состоит из сердца - мышечного насоса и закрытой системы сосудов - артерий, вен и капилляров. Сердце качает богатую кислородом и питательными веществами кровь, содержащуюся в системе вокруг контура сосудов, снабжая все ткани организма кровью, которая имеет решающее значение для поддержания жизни.

Процесс диффузии, случайное перемещение молекул из области более высокой концентрации в область с более низкой концентрацией, недостаточно быстр, чтобы поддерживать потребности в кислороде и питательных веществах такого большого многоклеточного организма, как человеческий. Диффузия работает только на очень коротких расстояниях. В то время как люди полагаются на диффузию между кровью и атмосферой в легких, а также между кровью и клетками в капиллярах, доставка крови на эти местах обмена должна быть быстрой и эффективной. По этим причинам кровь переносится по всему организму посредством процесса  объемного потока. Через этот процесс воздух и кровь перемещаются из областей повышенного давления в области с более низким давлением. В системе кровообращения человека сердце - это насос, который генерирует градиенты давления, которые управляют объемным потоком крови. Такая система позволяет быстро переносить молекулы в дыхательные газы и питательные вещества на большие расстояния, чтобы достичь всех тканей организма.

Структура и функция системы кровообращения

Система кровообращения состоит из крови, жидкой соединительной ткани, полностью содержащейся в круглой сосудистой системе (или сети кровеносных сосудов), которая соединена с насосом, сердцем. Сердце и его система доставки крови состоят из двух отдельных кругов. Малый круг кровообращения (снабжаемый правой частью сердца), получает кровь, возвращающуюся к сердцу из тела и перекачивает его в легкие. Этот круг служит для обмена углекислого газа в крови с кислородом из легких (рис. 2.1). Большой круг кровообращения (снабжаемый левой стороной сердца) берет свежую кислородсодержащую кровь и доставляет ее всему телу.

 В обоих кругах кровь проходит через ряд кровеносных сосудов. Кровь выкачивается из сердца в большие мышечные артерии, которые впадают в более мелкие артерии, затем артериолы, за которыми следуют сложные сети крошечных капилляров. Капилляры являются местами обмена между кровью и соседними клетками. После выхода из капилляров кровь собирается в венулы, а затем вены увеличенного размера, прежде чем их возвращают в сердце. В обеих системах артерии берут кровь от сердца, а вены приносят кровь к сердцу.

Кровь может передавать много информации о человеке. Она содержит уникальный генетический профиль человека. Она может сигнализировать о наличии определенных заболеваний, таких как рак, и указывать на недостатки или химические дисбалансы в организме, такие как дефицит железа. Риск возникновения сердечных заболеваний человека и подвергался ли человек воздействию токсичного вещества, можно определить по образцу крови. Уровень алкоголя или других препаратов в крови может указывать на степень ухудшения состояния человека для выполнения определенных задач, таких как вождение. Никакая другая телесная ткань не может предоставить такой диапазон информации о здоровье человека.

Кровь - жидкая ткань

Кровь играет важную роль во многих функциях системы кровообращения. Она транспортирует питательные вещества с места их абсорбции в пищеварительном тракте в клетки, которые нуждаются в этих питательных веществах. Кровь переносит отходы из клеток в почки для удаления из организма. Она переносит гормоны в органы, которые эндокринная система использует для координации физиологических функций в наших телах. Красные кровяные клетки переносят кислород из наших легких в наши клетки, в то время как лейкоциты играют важную роль в борьбе с инфекцией. Наша кровь переносит факторы свертывания крови и тромбоциты, которые помогают предотвратить потерю крови, которая часто встречается при травмах. Кровь также переносит тепло, вырабатываемое в ядре тела, в другие части тела и распределяет воду и электролиты во все наши ткани.

Ткани тела можно разделить на четыре основных типа: эпителиальный, мышечный, нервный и соединительный. Эпителиальные ткани, такие как внешние слои кожи и самый внутренний слой нашей пищеварительной системы, обеспечивают барьеры между органами и их окружением, а также имеют другие важные функции. Нервная ткань участвует в восприятии и реагировании на внутреннюю и внешнюю среду и поддерживает связь и координацию между различными системами органов. Мышечная ткань участвует в движении тела, движении крови по телу и движении пищи по пищеварительной системе. Соединительная ткань представляет собой разнообразные группы тканей, включая кости и хрящи скелетной системы, коллагеновый слой кожи, жировые ткани, окружающие органы, и кровь.

 

В последней главе вы узнали, что красные кровяные клетки – это обрезанные клетки, заполненные респираторным белком гемоглобином. В этой главе основное внимание будет уделено структуре и функциям этого важного транспортного белка. Гемоглобин и связанный с ним белок, называемый миоглобином, связывают кислород и являются первыми белками, которые стали интенсивно изучаться биохимиками. В результате связь между их структурой и функциями хорошо понятна. Количество кислорода, которое может быть непосредственно растворено в крови, очень мало. Только 3 миллилитра (мл) кислорода можно растворить в 1 литре (L) крови.

Количество кислорода ограничено тем фактом, что кислород не очень растворим в воде или крови, а также количеством кислорода, доступного в атмосфере. Более 98% кислорода в крови связано с молекулами гемоглобина.

Структура гемоглобина

Каждая клетка эритроцита предварительно содержит около 280 миллионов молекул гемоглобина. Гемоглобин состоит из белкового компонента, называемого глобином, и компонента пигмента, называемого гем. Каждый глобин состоит из четырех отдельных полипептидных цепей, которые связаны друг с другом. Каждая цепь имеет прикрепленную к ней группу гема (рис. 4.1). Две из полипептидных цепей состоят из идентичных альфа-цепей, а две цепи являются идентичными бета-цепями. Цепи удерживаются вместе химическими связями для стабилизации структуры гемоглобина.

Два разных гена кодируют эти глобиновые белки, один ген для альфа-цепи и другой для бета-цепи. Гемоглобин человеческого плода содержит альтернативный ген глобина. Вместо двух альфа- и двух бета-цепей фетальный гемоглобин содержит две альфа-и две гамма-цепи. В результате фетальный гемоглобин связывает кислород сильнее, чем взрослый гемоглобин. Это важное свойство фетальной крови позволяет переносить кислород от материнского к фетальному гемоглобину внутри плаценты.

Другой вариант генов человеческого глобина возникает при серповидно-клеточным заболевании, также известным как серповидноклеточная анемия. В этом наследственном беспорядке замещение одной из аминокислот в бета-цепи, которая составляет 146 аминокислот в длину, приводит к различным симптомам, некоторые из которых могут быть очень изнурительными (см. таблицу на стр. 41).