Přenos látek, cévní systém Přenos látek Trend fylogeneze: zvětšování složitějšího těla – uspokojování potřeb tkání 3 možnosti 1.Minimální difuzní vzdálenost – zajišťuje gastrovaskulární soustava (houbovci, žahavci, žebernatky) Otevřená cévní soustava (hemolymfa) Uzavřená cévní soustava (tkáňový mok) 2. Maximální povrchy pro výměnu, malý objem povrchů s největší plochou (zřasení, členění) 3. Maximální gradient (koncentrační spád) Druhy tělních tekutin přenos pomocí tělních tekutin – hydrolymfa - tekutina v otevřeném střevě (houbovci, žahavci, ploštěnci) soli, málo bílkovin, amébocyty, hemolymfa - tekutina v otevřených soustavách (hmyz, vyšší korýši) - roztok mízy, ve které je rozpuštěno krevní barvivo - nejjednodušší obdoba krve (bílkoviny, org. a anorg. látky) - Na rozdíl od krve nedokáže transportovat kyslík - její hmotnost - 25 – 50% tělesné hmotnosti hemocyty = buňky, slouží především k pohlcování cizorodých částic (jednoduchý imunitní systém) a hojení ran. soustava krev, tkáňový mok (krevní plasma bez kr. bílkovin)– míza (lymfa) makromol. látky, bílé krvinky, bílkoviny Prostřednictví: oběh tělních tekutin – cévní soustava 2. Gastrovaskulární soustava (Porifera – Houbovci, Cnidaria - Žahavci, Platyhelminthes - Ploštěnci) pokud oběhová soustava chybí, její funkci zajišťuje voda (živiny a kyslík získávány z vody, která vyplňuje tělo) slouží k trávení a resorpci potravy a zároveň i k rozvodu živin - spojuje funkce trávicí a cévní soustavy (tělní dutiny – hydrolymfa) 3. Pseudocoelom - volná cirkulace tekutin (nezasahuje do trávicí trubice) pohyb tekutiny zajišťován kontrakcemi svalů tělní stěny tekutina v přímém kontaktu s orgány 4. Uzavřená soustava koluje krev - uzpůsobena k transportu a odvodu metabolitů 5. Otevřená cévní soustava bezobratlých 6. Cévní soustava u obratlovců Evoluce oběhové soustavy Jednobuněční - Živočichové bez oběhové soustavy jednobuněčné organismy cévní soustava chybí, výměna živin a plynů zajišťována difuzí - probíhá v cytoplazmě, která slouží jako médium např. prvoci - funkci obstarává 1. Oběh založený na difúzi látek v buněčné cytoplazmě Mnohobuněční Přenos látek je realizován prostřednictvím: oběhu tělních tekutin v cévní soustavě Oběh tělních tekutin – cévní soustava Vlastnosti: Zajišťování funkcí krve – 1. nutnost průniku do všech částí těla. Mnohobuněční – zvláštní cévní ústrojí. 2. Nutnost pohonu tekutiny – úseky cév se schopností rytmických stahů (pulzující cévy). Nárůst rozměrů – 3. vznik srdce – s fylogenezí- výkonnějšího srdce. Rytmická část komora doplňována zásobárnou krve (perikardiální prostor korýšů, vznik předsíně). Směr toku krve – chlopně. Zvýšený přívod krve k aktivním orgánům – krevní splav (sinus) (orgán oplachovaný krví), nebo protkán sítí vlásečnic Uzavřená cévní soustava bezobratlých koluje již krev - uzavřený systém jednoduché krevní oběhy 1. pásnice - několik dutin (lakun) odškrcených od tělní dutiny 2. kroužkovci - břišní strana těla proudí krev dozadu, hřbetní směrem dopředu + příčné spojky stažitelné - fce srdcí Uzavřené soustavy trubic – peristaltika cévních stěn (př. kroužkovci – žížala) Otevřená cévní soustava bezobratlých Charakteristika: -tělní tekutina necirkuluje v uzavřeném systému, ale z cév se vylévá přímo vnitřních prostorů mezi orgány - oběhu se účastní veškerá mimobuněčná tekutina v organismu - tělní tekutina = hemolymfa 1) členovci - uzavřená část cévní soustavy redukovaná na malé úseky cév hemolymfa se rozlévá do tkání - spíše otevřená CS - mají silné srdce, které hemolymfu pumpuje po celém těle bez potřeby cév 2) měkkýši - srdce opět pumpuje hemolymfu přímo do tkání a ta se až následně sbírá pomocí cév zpátky do srdce 3) hlavonožci - druhotně uzavřené cévní soustava -oddělená okysličená a odkysličená krev, tepny a žíly -plži – 1 komora a 1 síň -mlži – 1 komora a 2 síně -hlavonožci – 1 komora a 4 síně – pohon krve srdcem v souvislé soustavě cév (hlavonožci, obratlovci) - 4.) pláštěnci - CS: otevřená, srdce pohání krev oběma směry Otevřené soustavy se srdcem (vyšší korýši, hmyz) oběh korýš rak CS: otevřená (s hemolymfou, s hřbetní cévou nebo srdcem) Korýši tělní tekutina necirkuluje v uzavřeném systému, ale z cév se vylévá přímo do vnitřních prostorů mezi orgány hmyz členovci - uzavřená část cévní soustavy redukovaná na malé úseky cév hemolymfa se rozlévá do tkání - mají silné srdce, které hemolymfu pumpuje po celém těle bez potřeby cév měkkýši, členovci – CS: otevřená (s hemolymfou, cs s hřbetní cévou nebo srdcem) KREV – funkce 1. Přívod živin a O2 k tkáním 2. Odvod odpadů k místu odstranění 3. Udržování stálosti vnitřního prostředí 4. Přenos účinných látek z místa tvorby na místa působení 5. Ochrana organismu před nákazou 6. Ucpávání poškozených cév Složky krve: voda 70 – 80 % - sušina 30 – 20 % - tekutá složka (krevní plazma) muž 54, žena 59 % - krevní buňky (krvinky) m. 46, ž. 41 % Hematokrit - poměr krevní plazmy : krevním buňkám U nižších obratlovců: objem buněk jen nad 15 %, člověk M54(Ž59) : 46(41) hematokrit Krevní plazma → 90 % vody, 7 – 8 % bílkovin - albuminy (mol. hmotn. 69 000) – 60 % bílkovin - globuliny (alfa, beta, gama,mol.hmot. 80 000–200 000) – 35 % - fibrinogen (do 350 000 – 400 000) – 5 % - tuky (5 – 7 g/l u člověka) - fosfatidy (1,75 – 3,3 g/l) - cholesterol (2,5 – 5,7 mmol/l) - glukóza (x mmol/l) - zplodiny rozpadu bílkovin (močovina 2,5–7,5 mmol/l, kyselina močová) M220 - 420 μmol/l, Ž140 - 340 μmol/l) - další organické látky - anorganické látky (NaCl – 6 g/l, kyselé uhličitany – 2 g/l) bílk krev plaz Daltony D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\krev\elfo sera.bmp Krevní plazma → 90 % vody, 7 – 8 % bílkovin - albuminy (mol. hmotn. 69 000) – 60 % bílkovin - globuliny (alfa, beta, gama, mol.hmot. 80 000–200 000) – 35 % - fibrinogen (do 350 000 – 400 000) – 5 % Plazmatické bílkoviny: ryby 1,4 – 4 %, obojživelníci 2,4 %, plazi 5 %, ptáci 4 – 5 %, savci 6 – 8 %. Nárůst albuminů. Fyziologické funkce: doprava látek (minerál.), MK, tuků (zvl. lipoproteinů), hormonů, … γ-globuliny s protilátkami, protrombinem… Krevní buňky – červené krvinky (erytrocyty) U obratlovců oválné s jádrem (3 – 9krát > než lidské), u savců okrouhlé (piškotovité) a zploštělé bez jádra (lidské Ø 6,7 – 7,7 μm, tl. 2μm). Monomolekulární povrchové vrstvy, bílkovinné stroma s roztokem hemoglobinu (37%) Množství erytrocytů – druhově stálé: M.: 5,4 . 1012 Ž.: 4,5 . 1012 v litru Fyziologická funkce: zásadní význam pro přenos O2, CO2 (krevní barvivo) a H+. Krevní (dýchací) barviva – proteidy s bílkovinnou a barevnou (s kovem) složkou. hemogl cervene-krvinky Hemoglobin – globin (96 %) + nebílkovinný pigment hem (4 %). O2 se váže na Fe2+ bez změny mocenství (celkem tedy 4 O2) oxyhemoglobin (HbO2), (max. 200 ml O2 v 1 l krve). Uvolnění O2 – "redukovaný" hemoglobin. Silnými oxidačními činidly se mění Fe2+ na Fe3+ → bezcenný methemoglobin pod vlivem dusitanů. Možná vazba s CO2 – karbaminohemoglobin. Silná vazba na CO (210 krát větší než k O2) – karboxylhemoglobin (nebezpečnost 0,1 % CO ve vzduchu) Krevní barviva: Hemocyanin – Cu, rozpuštěn v hemolymfě (rak, škeble, hlemýžď, hlavonožci) – třetinová vázací schopnost (70 ml O2 na 1 l krve) oproti hemoglobinu (200ml) na kyslík - modrý Chlorokruoriny – mořští červi – Fe, zelená Hemerytriny – Sipunculidae – Fe, do fialova Erytrokruoriny – pakomár – Fe, u pásnic Bezbarvý hemovanadin – pláštěnci – vanad Erytropoéza: embryonální vznik – játra a slezina, po narození v kostní dřeni. Metabolismus železa – denní ztráty 1,5 mg – doplnění potravou (a. → do zásob Fe - ferritin / transferin+Fe=siderofilin/ b. → do kostní dřeně). Rozpad Hmgl makrofágy, Fe → transferin, bilirubin do krve, vychytáván játry do žluče, vylučován stolicí Č. kr.po 120 dnech zanikají ve slezině (denně 2 . 1011), kde jsou pohlcovány buňkami fagocyty. oběh žel Obsahuje přebytečné Fe Vzniká rozpaden hemu – žlučové barvivo D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\krev\diferenciace.bmp Diferenciace z kmenových buněk – bílé krvinky (leukocyty) Volné jaderné buňky, rozmanitý tvar. Vznik – kostní dřeň Agranulocyty – protoplazma bez nápadné granulace, nečlenité jádro lymfocyty – velké kulaté jádro. Nefagocytují, tvorba protilátek monocyty – největší bílé krvinky, velké ledvinité jádro. Fagocytují. Granulocyty – granulovaná cytoplazma, segmentované jádro (70 % bílých krvinek) neutrofily s velkým nejvíce členěným jádrem, fagocytují (50-60%) eozinofily pomnožují se za patolog. stavů, fagocytují (3% granuloc.) bazofily s nejméně členěným jádrem. Transportní role – (1% gran.) výv bíl krv c-neu c-megakaryocyt c-lymfocyt c-monocyt c-b-eos c-b-bas – krevní destičky (trombocyty) Nejmenší krevní buňky, vřetenovité s jádrem (ptáci, obojživelníci), u savců nepravidelného tvaru bez jádra. Vznik v kostní dřeni, po 3 – 5 dnech zánik ve slezině. Člověk 250 – 500 . 109 .l-1. Zvyšování při namáhavé práci, ve vysokohorském prostředí. Velká aglutinační schopnost (shluk, rozpad, zátka → serotonin (v krev. destičkách) a koagulační faktor)). Nachytání krevních destiček na fibrin – stah. Počet b.k.: 4 – 9 . 109.l-1 Novorozenec 15 – 40 .103 v mm-3 Velký oxidativní metabolismus. Krátkověké (lymfocyty 1, neutrofily 3 dny); dlouhověké paměťové B a T lymfocyty, diapedeza. Denní kolísání. Zmnožení po jídle, námaze (neutrofily) aj. Relativní (distribuční) leukocytóza – vyplavení ze zásob absolutní (dřeňová) leukocytóza – zvýšení tvorby v dřeni. Snížení počtu – leukopenie – hladovění, pobyt v chladnu, některé typy - námaha Krevní bílkoviny a udržování osmotické rovnováhy Různá velikost osmotického tlaku krevních tekutin (člověk 707,55 kPa – 5300 torr). Odpovídá osmotickému tlaku tkáňového moku. Proto filtrace – podle hydrostatického tlaku krve – arteriální vlásečnice – 4,67 kPa (35 torr). Proti tlak onkotický (3,47 kPa = 26 torr) snížený o koloidně osmotický tlak tkáňového moku (0,53 kPa = 4 torr). Hydrostatický převažuje → voda přechází do tkáňového moku pod tlakem 1,6 kPa = 12 torr). V průběhu vlásečnic – pokles tlaku. Venózní (žilní) vlásečnice – onkotický tlak převyšuje hydrostatický (2,0 kPa = 15 torr), voda přechází z tkáňového moku zpět do cév. Množství přecházející vody – za minutu tam i zpět množství celkového objemu plazmy. vým vody uvnitř je vyšší vně je vyšší hydrostatický tlak krve 4,67 (2,00) kPa Proti onkotický 3,47 Když onkotický tlak převyšuje hydrostatický, voda přechází z tkáňového moku zpět do cév a naopak Úloha krve při udržování pH pH krve obratlovců – přibližně neutrální (člověk 7,4)(od 7,36 do 7,44), kolísání nepatrné, přesná regulace důležitá, změna pH - mění se vlastnosti bílkovin, aktivita enzymů, metabolismus, vlastnosti mebránových kanálů H+ – velmi nízká koncentrace, přesto vliv hlavně na aktivitu enzymů Vznik H+: - H2CO3, která disociuje na H+ a HCO3- - při uvolňování P a S ze složitých sloučenin (vznik anorganických kyselin, s následnou disociací) - disociace mastných kyselin. Udržování pH: soustava H2CO3 a HCO3‾ včetně bílkovin krevní plazmy a hemoglobinu. Pufrovací schopnost soustavy: stálý poměr H2CO3 : NaHCO3 = 1 : 20. Alkalická rezerva. Při vyloučení mnoho CO2 – možnost zvýšení Na+ v krvi →důsledek vylučování ledvinami, snižování obsahu alkálií → to vede k: pokles pufrovací schopnosti krve. Část iontů pufrována redukHb (rHb- + H+). V plicích – opačný proces. Obranné reakce krve Proti průniku patogenních mikroorganismů nebo škodlivých látek. Imunita Patogeny z vnějšku (mikroorganismy, cizorodé bílkoviny, polysacharidy - obecně antigeny) – tvorba protilátek. Antigen určuje povahu protilátky (pozměněné globuliny krevní plazmy s jiným uspořádáním postranních řetězců – otisk antigenu) Po vniku antigenu do organismu – přestavba často se zvýšenou odolností – imunita. Vrozená imunita (nespecifická) na základě různých mechanismů. Získaná (specifická) imunita – paměť, T, B lymfocytay, specifita, oba typy - buněčná, látková Fagocytóza Schopnost bílých krvinek a buněk RES sleziny, jater, kostní dřeně a histiocytů pohltit a rozložit (enzymy). D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\imunita\spec a nespec..bmp D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\imunita\Ig.bmp Imunitní buňky Agranulocyty – lymfocyty – B,T, NK buňky monocyty – fagocytují, tkáňové makrofágy (žírné, alveolární, Kuppferovy, mikroglie) Granulocyty – neutrofily 50-60% fagocytují, eozinofily - fagocytují (3% granuloc.), bazofily (1% gran.) B lymfocyty - povrchové receptory, Infekce – tvorba i specifických protilátek T lymfocyty – povrchové receptory Antigen – látka vyvolávající reakci v organismu za vzniku Ab, T reaktivních buněk, teorie zámek – klíč Bezobratlí – hlavně fagocytóza, srážení, nodulace, enkapsulace, fenoloxidázová kaskáda (tvorba melaninu) Lymfatický cévní systém biologické vlivy Neovlivnitelné: pohlaví, věk, rasa, genová výbava atd Ovlivnitelné: léky, životní styl, kouření Peyerovy pláty- střeva lymfat dráhy Míza (lymfa), lymfatický cévní systém Obratlovci, mízní cévy. Vzniká z tkáňového moku, přenos zplodin látkové přeměny. Složení odpovídá krevní plazmě, poloviční obsah bílkovin, více lymfocytů (40 . 109 v l). Mízní cévy z orgánů se spojují, v mízních uzlinách fagocytace zplodin a mikroorganismů. Kapiláry, žíly, mízní kmeny, spojování do mízních kmenů, ústí do žilného oběhu. Jednosměrný pohyb mízy (chlopně) – tlakové změny v těle – peristaltika střev, stahy klků. Mízní srdce (úhoř, obojživelníci, plazi, někteří ptáci). Hrudní mízovod - krev Aglutinace (shlukování) krvinek Reakce antigen-protilátka. Membrány erytrocytů – mohou mít antigen – aglutinogen A nebo B (mukopolysacharidy) nebo žádný (0). Reaguje s protilátkou v plazmě – aglutininem anti-A (a.&) nebo aglutininem anti-B (a.ß) (oba γ-globuliny). U jednoho jedince není nikdy stejný aglutinogen a antiaglutinin.Transfúze. Krev člověka: 4 základní skupiny (podle aglutinogenu v membránách). Krvinky 0 (bez antigenu) neaglutinuje, krvinky A shlukuje B a 0, krvinky B shlukuje A a 0, krvinky AB nemají protilátky. krev skup Podskupiny A1 – A6, další aglutinogeny D(Rh) – systém 13 a-genů (C,D,E aj.). Nejvíce antigenní D. Pokud D přítomen = Rh +. Aglutininy anti-D normálně nejsou přítomny, tvoří se při setkání s krví Rh+. Nebezpečí: matka D(Rh) – a dítě Rh+ (matka může mít vytvořeny protilátky proti Rh+ (hemolytická nemoc novorozenců) Dědičnost krevních skupin, 0 recesívní, A,B, dominantní Krevní skupiny u zvířat: více než u lidí. Vznik antigenů před vývojem primátů. Známy i u slepic, kachen, králíků, koz. Neidentifikovány u morčat, myší, koček a poikilotermů. Mezitaxonová aglutinace D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\krev\krev skup.bmp Regulace krvetvorby Víceméně konstantní počet krvinek. Řízení tvorby – neurohumorální povaha přes hypotalamus. Plazmový erytropoetin podněcuje tvorbu erytrocytů a hemoglobinu. Srážení krve (hemokoagulace x hemostáza) Tekutý stav krve – fyziologický, na vzduchu tuhne. Podstata: přeměna rozpustného fibrinogenu na nerozpustný síťový fibrin. Aktivace: enzymatická bílkovina trombin (vzniká v játrech jako neaktivní prekursor protrombin). Přeměna protrombin → trombin – kaskádová teorie). Kofaktory: tromboplastin a Ca2+, vitamín K (podporuje syntézu protrombinu v játrech), fosfolipidy z rozpadlých krevních destiček. sráž krve Poškození 1. adheze trombocytů v poraněném místě – primární destičková hemostatická zátka 2. uvolnění serotoninu – vazokonstrikční fáze (smrštění cév v místě poranění) přeměna fibrinogenu na fibrin (pomocí trombinu) – 3. vznik sekundární fibrinové hemostatické zátky - ucpe poraněnou cévu, smrštěním vytlačuje krevní sérum. Heparin zabezpečuje nesrážení krve za normálních podmínek. S albuminy krevní plazmy brání aktivaci protrombinu. Vit K serotonin D:\Dokumenty\DISKC\Dokumenty\Pajdák\fyziol predn\krev\srazeni krve.bmp Tkáňový mok Podstatná část extracelulární tekutiny – 10 – 16 % hmotnosti (12 l u 75 kg muže). Složení závislé na krevní plazmě (bez bílkovin) – krevní ultrafiltrát + malé množství bílkovin z tkání. Tvoří životní prostředí tkání, zajišťuje látkovou výměnu. Druhá možnost popisu srážení krve