Išmokite Žmogaus fiziologija nuo nulio
Prieš tai: Žmogaus anatomija
1Kas yra fiziologija: pastovumo palaikymas
Fiziologija tiria, kaip veikia kūnas. Anatomija pasako, kur yra širdis; fiziologija pasako, kaip ji pumpuoja ir kaip pumpavimas valdomas.
Per visą dalyką eina viena idėja: homeostazė. Organizmas išlaiko vidines sąlygas, tokias kaip temperatūra, kraujospūdis, gliukozės kiekis kraujyje ir pH, siaurame intervale.
Dauguma šio valdymo veikia neigiamu grįžtamuoju ryšiu. Pokytis aptinkamas, o organizmas reaguoja priešinga kryptimi, todėl pokytis sumažėja. Grįžtamojo ryšio kilpa turi tris dalis:
- Receptorius (jutiklis) aptinka pokytį, pavyzdžiui, šilumai jautrios nervų galūnėlės.
- Valdymo centras palygina jį su nustatyta verte, pavyzdžiui, pagumburis ties maždaug 37 °C.
- Efektorius sukelia atsaką, pavyzdžiui, prakaito liaukos ir besiplečiančios odos kraujagyslės.
Teigiamas grįžtamasis ryšys yra retas. Jis didina pokytį, kol įvykis baigiasi. Pavyzdžiai: gimdymo susitraukimai (oksitocinas), kraujo krešėjimas ir LH šuolis, sukeliantis ovuliaciją.
Savikontrolė Po valgio gliukozės kiekis kraujyje didėja. Išsiskiria insulinas, ir gliukozė grįžta į normą. Koks tai valdymas?
- Jokio grįžtamojo ryšio, nes nedalyvauja nervai
- Neigiamas grįžtamasis ryšys
- Nustatyta vertė, kuri pasislinko
- Teigiamas grįžtamasis ryšys
Atsakymas: Neigiamas grįžtamasis ryšys. Atsakas (insulinas) priešinasi pokyčiui (didelei gliukozei), todėl tai neigiamas grįžtamasis ryšys. Teigiamas grįžtamasis ryšys dar labiau pakeltų gliukozę. Hormonai gali perduoti grįžtamąjį ryšį be nervų.
2Įprastos reikšmės ir pagrindinės formulės
Daug klausimų prasideda nuo skaičiaus. Išmokite šias sveiko suaugusiojo ramybės reikšmes:
- Širdies susitraukimų dažnis apie 60–100 dūžių per minutę; kvėpavimo dažnis apie 12–20 įkvėpimų per minutę.
- Kraujospūdis apie 120/80 mmHg. Pirmas skaičius yra sistolinis (kai skilveliai susitraukia), antras diastolinis (kai jie atsipalaiduoja).
- Branduolio temperatūra apie 37 °C; arterinio kraujo pH 7,35–7,45.
- Neurono ramybės membranos potencialas apie −70 mV.
Dvi formulės sieja širdį ir kraujagysles:
CO = HR × SV
MAP = CO × TPR MAP ≈ DKS + (SKS − DKS) / 3
CO yra širdies minutinis tūris, HR širdies susitraukimų dažnis ir SV sistolinis tūris, kraujo kiekis, išpumpuotas per vieną dūžį. Pavyzdys: 70 dūžių/min × 70 mL = 4900 mL/min, apie 4,9 L/min.
MAP yra vidutinis arterinis spaudimas, o TPR – bendras periferinis kraujagyslių pasipriešinimas. Esant 120/80 mmHg, MAP ≈ 80 + 40/3 ≈ 93 mmHg.
Dujos juda difuzija iš didesnio į mažesnį dalinį slėgį. Deguonis iš alveolių patenka į kraują; anglies dioksidas iš kraujo patenka į alveoles. Dauguma CO₂ kraujyje pernešama kaip bikarbonatas.
Savikontrolė Širdies susitraukimų dažnis 80 dūžių/min, o sistolinis tūris 60 mL. Koks širdies minutinis tūris?
- 1,33 L/min
- 140 mL/min
- 4,8 L/min
- 48 L/min
Atsakymas: 4,8 L/min. CO = HR × SV = 80 × 60 = 4800 mL/min = 4,8 L/min. Skaičių sudėjimas (140) arba dalijimas (1,33) yra netinkama operacija; 48 L/min yra klaida perskaičiuojant mL į L.
3Kaip valdomos pagrindinės sistemos
Širdies ritmas. Kiekvienas dūžis prasideda dešiniajame prieširdyje esančiame sinusiniame (SA) mazge, natūraliame ritmo vedlyje. Signalas pasklinda prieširdžiais, tada sulaikomas prieširdžių ir skilvelių (AV) mazge, kad prieširdžiai baigtų ištuštėti prieš skilveliams susitraukiant.
EKG metu P banga yra prieširdžių depoliarizacija, QRS kompleksas – skilvelių depoliarizacija, o T banga – skilvelių repoliarizacija.
Nervai. Veikimo potencialo metu natrio jonai (Na⁺) patenka į ląstelę ir sukelia depoliarizaciją. Tada kalio jonai (K⁺) išeina ir sukelia repoliarizaciją.
Inkstai. Funkcinis vienetas yra nefronas. Kraujas filtruojamas glomeruluose, o proksimalinis kanalėlis reabsorbuoja didžiąją dalį filtruoto vandens ir natrio.
- ADH (antidiurezinis hormonas) priverčia surenkamuosius latakus reabsorbuoti daugiau vandens, todėl šlapimas tampa koncentruotas.
- Aldosteronas priverčia inkstus reabsorbuoti natrį ir išskirti kalį. Vanduo seka paskui natrį.
- Žemas kraujospūdis inkste išskiria reniną. Reninas veda prie angiotenzino II, kuris sutraukia kraujagysles ir išskiria aldosteroną. Tai renino, angiotenzino ir aldosterono sistema.
Gliukozė. Insulinas mažina gliukozės kiekį kraujyje perkeldamas gliukozę į ląsteles. Gliukagonas jį didina skaidydamas glikogeną kepenyse ir gamindamas naują gliukozę.
Rūgščių ir šarmų pusiausvyra. CO₂ veikia kaip rūgštis. Per daug CO₂ (lėtas kvėpavimas) sukelia kvėpavimo acidozę; per mažai (greitas kvėpavimas) – kvėpavimo alkalozę. Bikarbonato pokyčiai sukelia metabolinę acidozę ar alkalozę.
Savikontrolė Kodėl signalas sulaikomas AV mazge?
- Kad prieširdžiai baigtų susitraukti prieš skilvelių susitraukimą
- Kad skilveliai spėtų repoliarizuotis prieš kitą P bangą
- Kad širdies susitraukimų dažnis išliktų mažesnis nei 60 dūžių per minutę
- Nes SA mazgas šaudo per greitai prieširdžiams
Atsakymas: Kad prieširdžiai baigtų susitraukti prieš skilvelių susitraukimą. Trumpas sulaikymas leidžia prieširdžiams pirmiausia išstumti kraują į skilvelius. Skilvelių repoliarizacija yra T banga ir su šiuo sulaikymu nesusijusi.
4Kaip samprotauti sprendžiant fiziologijos klausimą
Dauguma fiziologijos klausimų aprašo pokytį ir klausia, kas nutinka toliau. Sekite grandinę:
- Įvardykite kintamąjį, kuris pasikeitė pirmas, pavyzdžiui, kraujo tūris, CO₂ ar gliukozė.
- Paklauskite, kuris receptorius jį aptinka, pavyzdžiui, baroreceptoriai spaudimui ar chemoreceptoriai CO₂ ir deguoniui.
- Raskite atsaką ir jo kryptį. Esant neigiamam grįžtamajam ryšiui atsakas priešinasi pokyčiui.
- Sekite poveikius pagal formules, pavyzdžiui, CO = HR × SV ir MAP = CO × TPR.
- Patikrinkite kitus organus, kurie prisijungia, pavyzdžiui, inkstus, veikiančius lėčiau per hormonus.
Eidami rašykite mažas rodykles: „tūris ↓ ⇒ SV ↓ ⇒ CO ↓ ⇒ MAP ↓“. Tai išlaiko kiekvieno pokyčio kryptį aiškią.
5Išspręstas pavyzdys
Sekite grandinę po vieną grandį. Pabandykite numatyti kitą grandį prieš ją atverdami.
Išspręstas pavyzdysSveikas suaugusysis netenka maždaug 1 L kraujo. Prieš kraujavimą HR buvo 70 dūžių/min, o SV – 70 mL. Ką organizmas daro per pirmąsias minutes ir kokių požymių tikitės?
1Kraujo tūris mažėja, todėl mažiau kraujo grįžta į širdį. Skilveliai prisipildo mažiau, o sistolinis tūris mažėja, tarkime, nuo 70 mL iki 50 mL.
2Esant ankstesniam dažniui, CO = 70 × 50 mL = 3500 mL/min vietoj 4900 mL/min. Esant mažesniam minutiniam tūriui MAP = CO × TPR pradeda kristi.
3Baroreceptoriai miego sinuse ir aortos lanke jaučia mažesnį spaudimą ir siunčia mažiau signalų į pailgąsias smegenis.
4Pailgosios smegenys padidina simpatinį aktyvumą ir sumažina klajoklio nervo aktyvumą. Širdis plaka greičiau, o odos ir žarnyno kraujagyslės susitraukia, todėl TPR didėja.
Kad CO grįžtų iki 4900 mL/min su SV = 50 mL, širdies susitraukimų dažnis turi pakilti iki 4900 / 50 = 98 dūžių/min.
5Mažiau kraujo pasiekia inkstus, reninas didėja, o angiotenzino II, aldosterono ir ADH daugėja. Inkstai sulaiko natrį ir vandenį, todėl šlapimo susidaro mažiau.
6Kiekvienas atsakas priešinasi spaudimo kritimui, kaip ir turi neigiamas grįžtamasis ryšys. Todėl kraujospūdis iš pradžių gali išlikti artimas normaliam, o dažnis didėja.
Atsakymas Tachikardija (apie 98/min), vėsi blyški oda dėl vazokonstrikcijos ir mažas šlapimo kiekis; kraujospūdis iš pradžių išlaikomas artimas normaliam.
6Dažnos klaidos
- Manoma, kad grįžtamasis ryšys didina pokytį. Dauguma valdymo yra neigiamas grįžtamasis ryšys, kuris pokytį mažina.
- Painiojami ADH (sulaiko vandenį) ir aldosteronas (sulaiko natrį, išskiria kalį).
- T banga laikoma prieširdžių veikla. Tai skilvelių repoliarizacija; prieširdžių repoliarizacija paslėpta QRS komplekse.
- Rūgščių ir šarmų pusiausvyra supainiojama atvirkščiai. Greitas kvėpavimas išpučia CO₂, todėl pH kyla: kvėpavimo alkalozė.
- Tikimasi, kad netekus kraujo pirmiausia kris kraujospūdis. Širdies susitraukimų dažnis dažniausiai pirmas pakyla, nes refleksai palaiko spaudimą.
- Painiojama difuzijos kryptis: dujos visada juda iš didesnio į mažesnį dalinį slėgį.
Savikontrolė Per panikos priepuolį žmogus kvėpuoja labai greitai. Ką rodo arterinis kraujas?
- Didelis CO₂ ir mažas pH (kvėpavimo acidozė)
- Mažas CO₂ ir didelis pH (kvėpavimo alkalozė)
- Mažas bikarbonatas ir mažas pH (metabolinė acidozė)
- Normalus CO₂ ir normalus pH
Atsakymas: Mažas CO₂ ir didelis pH (kvėpavimo alkalozė). Greitas kvėpavimas pašalina CO₂, o mažiau CO₂ reiškia mažiau rūgšties, todėl pH kyla. Kvėpavimo acidozė yra priešinga kryptis: taip nutinka esant lėtam, paviršutiniam kvėpavimui.
7Kaip atrodo egzamino uždaviniai
- Lengvi (pagrindinės sąvokos ir faktai): normalios reikšmės ir funkcijos. Pavyzdžiui, normalus kvėpavimo dažnis, ką daro trombocitai arba kur yra ritmo vedlys.
- Vidutiniai (sąvokų taikymas): mechanizmai. Kaip veikia hormonas, ką rodo EKG banga arba kaip kinta formulė, tokia kaip CO = HR × SV.
- Sunkūs (atvejai ir analizė): pacientas arba eksperimentas. Skaitote kraujo dujas, numatote šoko požymius, aiškinate edemą arba siejate ligą su sutrikusiu mechanizmu.
Sunkiems klausimams nubraižykite rodyklių grandinę. Pradėkite nuo pirmo pokyčio ir leiskite neigiamam grįžtamajam ryšiui pasakyti kiekvieno atsako kryptį.
Mokykitės žingsnis po žingsnio programėlėjeMokykitės žingsnis po žingsnio programėlėje