Respiration och cirkulation

Kap 15

Vad är diffusion/passiv transport

Diffusion innebär att ämnen rör sig spontant från hög till låg koncentration. Kräver ingen energi (ATP)

Vad är skillnaden mellan aktiv och passiv transport?

Passiv transport eller diffusion är en process där ämnnen spontant sprider sig från hög till låg koncentration för att jämna ut koncentrationsskillnaden. Aktiv transport är när ämnen transporterar sig från låg till hög koncentration vilket gör att cellen kan ackumelera ämnen. Aktiv kräver dessutom energi (ATP), ngt som passiv transport ej behöver.

Hur sker gasutbytet mellan koldioxid och syre i alveolerna?

Genom diffusion, syrefattigt blod möter syrerikt blod i blodkärlen som omringar alveolerna, den höga koncentrationen av syre i alveolerna vandrar över till blodkärlen med låg koncentration genom diffusion. Koldioxiden lämnas sedan genom utandning medan syret tas upp av blodet.

Vad påverkar om det sker en snabbare diffusion?

Om det finns en större koncentrationskillnad, om det är varmare, om det finns en tunnare barriär eller om det är ett kort duffusionsavstånd. Om detta uppnås så går diffusionen snabbare.

Varför går diffusionen snabbt mellan alveolerna och blodet?

Pga cellmembranet där utbytet sker är tunna (tunn barriär), det blir då en maximerad diffusion.

Vad är speciellt med gälar? Varför är det effektiv diffusion?

Gälar är fulla med kapillärer (tunna blodkärl). Diffusionen kan ske effektivt pga det är blodet och syret i vattnet som diffunderar. Syre från vattnet diffunderar till kapillärerna och koldioxid från kapillärerna diffunderar till vattnet.

Varför krävs det mer energi för gsutbyte i vatten än på land?

Pga det är en lägre syrehalt i vatten än på land. Detta gör det svårare för gasutbytet att ske och det krävs mer energi. I varmt vatten finns det extra lite syre pga lösligheten för gaser i vatten minskar med höjg temp. Ex fiskar i varmt vatten behöver använda 20-25 % av sin energi till gasutbyte.

Beskriv kort hur gälarna ser ut hos sjöborror och sjöstjärnor, kräftdjur, benfiskar och fiskar.

Hos sjöborror och sjöstjärnor så utgörs gälarna av många veckningar som sitter runt hela kroppshålan. Hos kräftdjur så sitter gälarna under huvudskölden, de viftar fram vattnet genom speciella utskott vid munnen. Benfiskar transporterar vatten genom att ta in vatten genom munnen och öppna + stänga gällocken. Hos fiskar så sitter gälarna i huvudregionen.

Berätta om motströmsprincipen, varför blir det effektiv diffusion?

Motströmsprincipen innebär att blodet i gärlarnas kappilärer cirkulerar i motsatt riktning mot vattenströmmen. Det mest syrerika vattnet möter det mest syrerika blodet. Detta gör att det alltid finns en skillnad mellan syrehalten i blodet och i vattnet. Syret i vattnet kommer alltid vara högre och det kommer alltid kunna ske diffusion genom att det alltid finns en högre c av syre i vattnet än i blodet. Diffusionen av syrgas kan ske genom hela gälbladets lamell. Man får ut den optimala mängden syre pga alltid finns en skillnad. Det kommer ex aldrig gå åt hållet. Om det skulle ske en medströmsprincip där det mest syrerika vattnet möter det mest syrefattiga blodet så hade det skett en diffusion till en början. Men efter 50 % så kommer andelen syre i vattnet minska och syrehalten i blodet öka. Då genom diffusionen så kommer syret “vandra” från blodet tillbaka till vattnet. Då går det endast att uttnyttja syret från vattnet upp till 50%.

Vad består lungor av?

Lungor består av 1 öppning för gasutbyte samt ett cirkulationssystem av blodkärl som transporterar syre och koldioxid.

Hur ser reptiler och amfibiers lungor ut?

Deras lungor är veckade och gasutbytet sker när syret passerar vecken. Hos reptiler så räcker veckningen för att förse kroppen med syre. Medan hos amfibier så finns det inte en tillräckligt stor yta för tillräckligt mycket syre, de kompletterar med hudandning. Syrgas diffunderar genom huden pga många ytliga blodkärl med den tunna fuktiga huden.

Varför har däggdjur effektivt respirationsystem?

Pga däggdjur är jämnvarma och det kräver hög ämnesomsättning. Gasutbytet behöver då ske genom en stor yta pga stora energibehovet.

Berätta om alveoler

Alveoler är små luftblåsor i lungan som sitter på bronkiolerna. De har tunna väggar där gasutbytet sker mellan alveol och blodkärl. Pga dess mängd så är det en stor yta gasutbytet kan ske på. I alveolernas vägg så finns det lager av epitelceller som är specialiserade för möjliggöra gasutbyte samt skydda lungvävnaden. En annan celltyp utsöndrar ett sekret som sänker ytspänningen för att förhindra att alveolerna klibbar ihop sig. I alveolerna så finns det celler från immunförsvaret (monocyter) som bekämpar virus och bakterier som följer med inandningsluften. Alveolerna omringar av tunna blodkärl som är avgörande för gasutbytet.

Varför är alveolerna viktiga för effektiv diffusion av gaser?

Pga diffusionsavståndet mellan blodkärl och alveol är liten.

Berätta om fåglars respirationssystem

Fåglar har luftsäckar under och ovanför lungorna som tömmer och fyller lungan med luft. Luften passerar enkelriktat genom lungorna till luftsäckarna, vid utandning enkelriktat igen. Fåglar har så kallade parabronker som är små luftrör i fåglarnas lungor där gaser diffunderar mellan blod och luft.

Vid inandning så hamnar luften i de nedre luftsäckarna. Vid utandning så pressas luftvolymen in i lungorna där gasutbytet sker i parabronkerna. Vid nästa inandning så pressas den syrefattiga luften (från lungorna) upp i de övre luftsäckarna. Vid nästa utandning så pressas luften från de övre luftsäckarna genom lungorna en andra gång. Till sist lämnar luften fågeln.

Varför har fåglar ett extra effektivt gasutbyte?

Eftersom det alltid finns flera luftvolymer inne i fågeln samtidigt, det tas alltid in syrerik luft vid varje inandning.

Berätta steg för steg vad luften i en människa förflyttar sig.

Luften går in i näshålan och munhålan. I näshålan så finns det ett skiktat lamellsystem som luften passerar. Pga luften ska värmas/kylas, dels regristrering av doftmolekyler. Bihålorna (håligheter i skallbenet och mynnar i näshålan) shälper till med temperaturjämningen som är viktig för skyddande av lungorna mot nedkylning, uttorkning och infektioner. Bihålorna fuktar luften som passerar. Luften kommer till luftstrupen. Luftstrupen är ett rör som är utspänt av broskringar (celler med flimmerhår-viftar/tar upp skräp, damm och bakterier). Längst upp av luftstrupen finns ett struplock som automatiskt stängs när mat ska passera. Längst ner av luftstrupen finns röstorganet (stämbanden). Luftstrupen delar upp sig i 2 bronker som sedan förgrenar sig i bronkioler. Bronkiolerna är tunna luftrör som är i kontakt med alveolerna som finns i lungorna. Sedan sker ett gasutbyte i alveolerna där den syrefattiga luften sedan passerar samma delar av kroppen vid utandning.

Beskriv andningsfrekvensen, dvs undertryck och övertryck bildning?

Inandning sköt av muskler mellan revbenen. Då utvidgas bröstkorgen och diafragmamuskeln under bröstkorgen drar lungan nedåt. Det skapas då ett undertryck så att luften strömmar in. Vid utandning så drar bröstkorgen ihop sig och diafragmamuskeln under bröstkorgen drar lungan uppåt, det skapas då ett undertryck. Lungorna är fästa i varsin lungsäck som följer med då bröstkorgen vidgar sig.

Tidvolym

Tidvolym är den volym luft som andas in vid ett normalt andetag.

Andningsfrekvens

Andningsfrekvens är antal andetag per minut. Den ökar vid fysisk aktivitet.

Vitalkapacitet

Vitalkapacitet är den luftvolym som kan blåsas ut efter maximal inandning. Beror på längd och träning av lungan.

Residualvolym

Residualvolym är den luftymängd som alltid är kvar i luftstrupen i bronkerna.

Vad är ett öppet cirkulationssystem?

Ett öppet cirkulationssystem är när blodet cirkulerar i kärl och öppna hålrum, blodet kommer då i direkt kontakt med cellerna.

Berätta om insekters cirukulationsystem

Insekter har ryggkärl som är uppdelat i segment, fungerar som flera hjärtan i rad med muskelförsedda väggar. Vid varje segment finns det öppningar i hjärtat med klaffar som enkelriktar blodet framåt. Det är trakésystemet som transporterar syrgas. Insekter har hemolgymfa som är en vävnadsvätska som är blandat med blod hos insekter. Det transporterar näringsämnen, syre och koldioxid i det öppna cirkulationsystemet. Insketer kan även ha extrahjärnan vid vingarna. Deras blodtryck är ojämnt.

Cirkulationsystemet hos snäckor, musslor och kräftdjur.

Syrgasen i blodet transporteras i blodet av hemocyanin (protein).

Hemoglobin

Protein i de röda blodkropparna som transporterar syrgas och koldioxid, samt näringsämnen till cellerna.

Vad är ett slutet cirkulationsystem?

Ett slutet cirkulationssystem är när blodet cirkulerar hela tiden i kräl. Det blir en snabb transport av blodet och blodtrycket är högre och jämnare. Det slutna cirkulationssystemet är nödvändigt för större djur, ex däggdjur pga det minskar behovet av stor blodvolym pga den snabba transporten. Detta är nödvändigt för ex fåglar som behöver hålla vikten för att flyga effektivt. En del vätska från blodkärlen sipprar ut i vävnaderna. Den del som ej kan sippra tillbaka samlas upp i lymfkärl som mynnar i de stora blodkärlen nära hjärtat.

Vad är ett enkelt blodomlopp?

Hos ex fiskar. Blodet tar upp och avger syrgas under samma varv. Blodet passerar hjärtat 1 gång per varv genom kroppen.

Vad är ett dubbelt blodomlopp?

Dubbelt blodomlopp är när blodet passerar hjärtat 2 ggr per varv genom kroppen. Först via lungorna och sedan vid resten av kroppen. Alltså har 2 system, lungkretsloppet och kroppskretsloppet.

Berätta cirkulationssystemet om ormar, amfibier, ödlor.

De är växelvarma och har hjärta med 3 rum, 2 förmak och 1 kammare. Syrerikt och syrefattigt blod blandas vilket är en nackdel. Men de kan samtidigt spara energi genom att stänga av lungkretsloppet vid dykningen.

Cirkulationssystemet för däggdjur, fåglar och krokodiler.

Deras hjärta har 4 rum, 2 förmak och 2 kammare. Högra halvan sköter lungkretsloppet. Vänstra halvan sköter kroppskretsloppet. Syrerikt blod blandas inte med syrefattigt. Dock krokodiler har 4 rum men de kan stänga av blodflödet till lungorna under dykning. Förhållandet mellan kroppens yta och hjärtvolymen påverkar effektiviteten och cirkulationssystemet.

Förklara människans lungkretslopp

Lungkretsloppet innebär att hjärtat pumpar syrefattigt blod från höger kammare via lungartären till lungorna. Gasutbytet sker via diffusion (syrgas från alveolerna diffunderar till blodkärlen, koldioxid från blodkärlen diffunderar till alveolerna). Det syresatta blodet vandrar till hjärtats vänstra förmak via lungvenen.

Förklara människans kroppskretslopp

Kroppskretsloppet innebär att det syresatta blodet åker från vänster förmak till vänster kammare och pumpas ut via aortan. Blodet åker ut i artärer som förgrenar sig mer och mer. Artärernas uppgift är att transportera blod från hjärtat ut till kroppen. Det syresatta blodet når ut till alla celler i kroppen via kapillärer (extremt tunna blodkärl). Syret tas upp av cellerna som används vid cellandning och lämnar av sig koldioxid via diffusion till kapillärerna. Blodet i kapillärerna blir mer och mer syrefattigt desto längre från hjärtat och förs via venerna tillbaka till hjärtat. Det syrefattiga blodet via vener förs till hjärtats högra förmak via den övre hålvenen.

Berätta om hjärtat

Hjärtat har 4 rum. Den har 2 förmak som är till för inkommande blodflöde. Höger förmak tar emot blod från kroppskretsloppet. Vänster förmak tar emot blod från lungkretsloppet. De 2 kammrarna är till för utgående blodflöde. Höger kammare till lungorna och vänster kammare ut till kroppen. Hjärtat har kranskärl som omger hjärtat, de är viktiga för försörjning av syrgas och näringsämnen till hjärtat. Hjärtats celler är stora och många mitokondrier (upptar ca 25 % av volymen). Hjärtat innehåller även stora mängder myoglobin (protein som kan lagra syrgas). Vänster kammare har en tjockare vägg pga pumpning av blod med högt tryck. Det finns 2 typer av klaffar. Fickklaff och segelklaff. Fickklaffarna är klaffar mellan kammare och aortan/lungartären och hindrar blodet från att rinna baklänges där lungartären respektive aortan lämnar kammaren. Fickklaffarna stängs då. Segelklaffarna finns mellan förmak och kammare och öppnas bara när blodet är påväg mot kammrarna. De hindrar också blodet från att rinna baklänges. Om hjärtklaffarna är stela av ex förkalkningar så behöver hjärtat arbeta hårdare för att funktionen ska uppnås.

Vilka 3 faktorer är det som gör det omöjligt för hjärtmuskeln att trötta ut sig?

Kranskärlen, hjärtats celler och den stora mängden myoglobin.

Försök förklara hjärtats arbetsfaser.

Hjärtat har 2 kontraktionsfaser och 2 vilofaser. Pacemakerceller som sitter i förmaksväggen skickar ut elektriska signaler som får hjärtmuskeln att kontrahera. (undantag när blodflödet behöver öka pga fysisk aktivitet är det nervsignaler från hjärnan som får hjärtat att pumpa snabbare).

Beskriv mer steg för steg arbetsfaserna för hjärtat.

1. En speciell grupp pacemakerceller i SA-noden (inbyggd rytm, vilopuls. Skickar ut en elektrisk signal som sprids genom muskelcellerna i hjärtat). i höger förmaks vägg startar hjärtcykeln.

2. Detta får cellerna i de båda förmaken att kontrahera exakt samtidigt och tömmer exakt lika mkt blod.

3. Kammrarna vilar och fylls på med blod under hjärtats vilofas=diastole.

4. I väggen mellan höger förmak och höger kammare tar en anna grupp pacemakerceller i AV-noden emot signalen från SA-noden och för den vidare med hjärtspetsen.

5. En tredje grupp pacemakerceller i hjärtspetsen (purkinfibrer) tar emot signalen från AV-noden och kamrarna kontraherar så att blodet pumpas ut i artärerna.

Detta i hjärtats kontrahktionsfas systole då kammarväggarna kontraherar så att blodet pumpas ut i artärerna.

Varför finns det en fördröjning mellan kontraktionen av förmaken och kammrarna?

Pga de nervfibrer som leder signalen ned till kammarspetsen är tunna vilket leder till långsammare kontraktion.

På vilket sätt ökas hjärtfrekvensen av fysisk aktivitet?

Vid fysisk aktivitet så ökar cellerna ämnesomsättning och mer koldioxid bildas. Detta sänker pH-värdet i blodet vilket leder till att receptorer i halsregionen känner av det. Receptorerna skickar signaler till hjärnan och hjärnan skickar signaler till hjärtat om att öka hjärtfrekvensen.

Berätta om artärer

Artärer är de blodkärl som transporterar blod FRÅN hjärtat. De är tjockväggiga för att motstå högt blodtryck. Först vidgas artärerna vid kontraktionen och minskar när blodströmmen minskar. (när blodet når de mindre artärerna)

Berätta om vener

Vener är de blodkärl som transporterar blod mot hjärtat. Det är då även skelett och andningsmuskler som pressar blodet mot hjärtat. Är det lågt blodtryck så finns det venklaffar som förhindrar blodet att rinna baklänges.

Berätta om kapillärer

Kapillärer är tunna blodkärl som förser cellerna med näringsämnen och syrgas + tar upp koldioxid och det mest av cellernas avfallsämnen. I kapillärer så är det lågt blodtryck, ca 20 % av det tryck som finns nära hjärtat. Dess väggar är tunna och vissa celler har till och med porer för att underlätta ämnesbytningen. Blodflödet genom kapillärerna till kroppsdelar styrs via behov om man ex styrketränar så strömmar med blod till musklerna.

Berätta om blodtrycket

Blodets tryck på kärlväggarna och påverkas av hjärtats slagkraft, den totala blodvolymen och motståndet mot blodströmmen ute i blodomloppet. Blodtrycket påverkas av fysisk aktivitet, koffein, stress, vätska. Då behöver blodtrycket regleras. Reglering av blodtrycket innebär att nervsignaler skickas till hjärtat att börja arbeta hårdare + musklerna i artärernas väggar får signaler om att dra ihop sig vilket höjer blodtrycket. Reglering av blodtryck kan även ske om utsätts för rädsla.

För återställning av blodtrycket finns tryckreceptorer i halsregionen.

Vad har blodet för uppgift?

Blodet transporterar näringsämnen, syrgas och hormoner till cellerna + tar upp avfallsämnen från cellerna till lungorna, levern och njurarna. Det försvarar oss mot infektioner, reglerar kroppstemperaturen och pH-värdet.

Berätta om blodplasman.

Blodplasman är blod utan blodkroppar. Det är en blandning mellan olika celler och lösta ämnen. Det innehåller proteiner som är inblandade i blodets koagulering. (viktigaste=fibrin).

Vilka blodkroppar finns det och var utvecklas dem?

Det finns röda (erytrocyterna), vita (leukocyter) och blodplättar (trombocyter). Blodkroppar utvecklas i benmärgen från speciella blodstamsceller.

Berätta om de röda blodkropparna

De röda blodkropparna transporterar syrgas till cellerna. De transporterar även 20 % koldioxid till lungorna. Vid bildning av röda blodkroppar i benmärgen så tappar de sin cellkärna och organeller, det bildas då mer plats för syrebindande hemoglobinmolekyler. Varje hemoglobinmolekyler har 4 järnjoner som gör det möjligt att kunna binda syre. 1 röd blodkropp består av ca 250 miljoner hemoglobinmolekyler. De röda blodkropparna bryts ner i mätten och levern. Vissa delar, ex järn skickas tillbaka till benmärgen för återanvändning. Delar som ej kan återanvändas i hemoglobinmolekylen skickas till levern och omvandlas till färgämnen bilirubin.

Berätta om de vita blodkropparna.

De vita blodkropparna skyddar mot infektioner. Vissa vita blodkroppar fungerar som minnesceller efter infektioner då immunförsvaret då kommer ihåg hur viruset ser ut, kroppen kan reagera effektivare om samma virus skulle komma in igen.

Berätta om blodplättar

Blodplättarna bildas cellfregment som täpper till skadade blodkärl. Detta gör de genom att koagulera blödningen.

Hur går blodets koagulering till?

För att ett sår ska kunna läka behöver en koagel (klump blodkroppar som bildas när blod stelnar) bildas. När det sker en blödning (skadade celler när blodkärlsvägg spricker) så skickas det ut alarmsignaler som lockar dit blodplättar. Blodplättarna tillsammans med de skadade cellerna sänder ut fler enzymer och det startas en kedjereaktion. Proteinet fibrinogen omvandlas till fibrin. (trådliknande protein som bildar ett nät när en skada uppstått där blodplättar och blodkroppar fastnar). Det har då bildats en koagel.

Även kalciumjoner är viktiga i processen pga stabilisering av fibrintrådarna. Det avges ett enzym som bryter ner koagel som får såret att färsvinna.

Berätta om lymfsystemet

Lymfsystemet består av lymfkörtlar/lymfkärl som finns i halsregionen, bröstet, armhålan, ljumskar. Cellerna tar upp näringsämnen och lämnar ifrån sig avfallsämnen till vävnadsvätskan (vätskan mellan cellerna som pressas ut från kapillärerna) genom diffusion och aktiv transport. Vävnadsvätskan tas sedan upp av kapillärerna igen. Vätskan som ej återförs till blodet samlas som lymfa i lymfkärlen och transporteras tillbaka till blodmomloppet med sina muskelrörelser.