Вплив занять спортом на функціональні можливості серцево-судинної та респіраторної систем

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка

Заочне відділення

Кафедра біології

КУРСОВА РОБОТА

Вплив занять спортом на функціональні можливості серцево-судинної та респіраторної систем

Виконала:

студентка IV курсу

Рощина Ірина

Науковий керівник:

Жиденко Алла Олександрівна,

к. б. н, доцент кафедри біології

Чернігів - 2006

Зміст

Вступ. 3

Розділ 1. Загальна характеристика серцево-судинної та респіраторної систем 4

1.1 Морфо-функціональна характеристика серцево-судинної системи. 4

1.2 Загальна характеристика респіраторної (дихальної) системи. 16

Розділ 2. Методика дослідження. 27

Розділ 3. Вплив фізичних навантажень на кардіо-респіраторну систему. 30

Висновки. 31

Список використаних джерел. 32

Вступ

Спорт в житті людини займає вагоме місце. Люди, які займаються спортом досить добре розвинені фізично, мають менше проблем зі здоров`ям. Розвиток фізичних якостей сприяє більшій витривалості під час фізичних навантажень. Досить важливими аспектами при заняттях спортом мають вміння правильно організувати тренування, при надмірних навантаженнях з перших занять можна тільки нашкодити організму людині.

При занятті спортом важливим є нормальне функціонування кардіо-респіраторної системи. Дихання та кровообіг — життєво необхідні процеси організму. Майже всі складні реакції перетворення речовин в організмі відбуваються з обов'язковою участю кисню, який транспортується з потоком крові. Без кисню неможливий обмін речовин, і для збереження життя необхідне постійне надходження кисню.

Аналіз передової наукової і науково-методичної літератури вказує на необхідність звернути увагу на важливість процесів газообміну та кровообігу як одну з передумов гармонійного фізичного розвитку.

Мета дослідження – порівняти функціонування кардіо-респіраторної системи у тренованої та нетренованої людини

Завдання дослідження:

дати структурно-морфологічні характеристики серцево-судинної та дихальної систем;

освоїти методи степ-тесту, визначати частоту серцевих скорочень, тиску та об`єму крові;

проаналізувати одержані результати в ході експерименту.

Розділ 1. Загальна характеристика серцево-судинної та респіраторної систем

1.1 Морфо-функціональна характеристика серцево-судинної системи

До складу серцево-судинної системи входить серце з кровоносними судинами — артеріями, венами, капілярами.

Серце й судини утворюють замкнуту систему. Рух крові судинами відбувається за рахунок роботи серця. Судини, якими кров тече від серця, називаються артеріями, а судини, якими кров тече до серця, — венами. Між артеріями й венами є капіляри — дрібні судини, які можна розгледіти лише під мікроскопом. Серце разом із судинами утворює три кола кровообігу: велике, мале та серцеве.

Серце (cor) — м'язовий порожнистий орган конусоподібної форми. Розширена частина серця називається основою, а звужена — верхівкою.

Серце міститься в грудній порожнині у нижньому відділі переднього середостіння на сухожилковому центрі діафрагми, між правою й лівою плевральними порожнинами. Лівою легенею окутується 2/3 серця, а правою — 1/3. Серце оточене навколосерцевою сумкою — перикардом. Форма серця у різних людей неоднакова — від короткої округлої до більш видовженої овальної. Відносно грудної клітки серце розміщене між тілом ІІІ грудного хребця і V лівим міжреберним проміжком. Верхівкою серце спрямоване вниз, а основою — вгору. Маса серця дорівнює 250—360 г і залежить від маси тіла людини. Розмір серця приблизно дорівнює розмірові складеної кисті руки (тобто кулаку).

Серце має дві поверхні: передньоверхню опуклу — грудинно-реберну й задньонижню плоску — діафрагмальну. Обидві поверхні переходять одна в одну заокругленими краями, при цьому правий край загострений, а лівий — тупий, округлий. На поверхні серця пролягають три борозни — одна вінцева, яка проходить між передсердями й шлуночками, та дві (передня й задня) міжшлуночкові, які відділяють шлуночки один від одного (див. кольорову вклейку).

У вінцевій борозні лежать власні судини серця: права та ліва вінцеві артерії, вени. В передній і задній міжшлуночкових борознах — відповідно передня й огинальна міжшлуночкові гілки.

Порожнина серця (рис. 1) має чотири камери, а саме: праве передсердя (artium dextrum), правий шлуночок (ventriculus dexter), ліве передсердя (atrium sinistrum) і лівий шлуночок (ventriculus sinister).

Передсердя відділяються одне від одного міжпередсердною перегородкою, а шлуночки — міжшлуночковою перегородкою. Кожне передсердя з'єднується з шлуночком передсердно-шлуночковим отвором.

Стінка серця складається з трьох оболонок: зовнішньої — перикарда, середньої — міокарда та внутрішньої — ендокарда.

Перикард за будовою поділяють на серозний та волокнистий. Серозний перикард, або епікард, є вісцеральним листком серозної оболонки, який і утворює зовнішню оболонку серця. Вона в ділянці основи серця переходить на судини, а з судин опускається до верхівки серця, окутує його й має назву парієтального листка серозної оболонки, або волокнистий перикард. Між волокнистим і серозним перикардом є порожнина з невеликою кількістю серозної рідини.

Міокард — середня оболонка в ділянці передсердь — складається з двох шарів: зовнішнього — колового (циркулярного), спільного для обох передсердь (правого й лівого), та внутрішнього — поздовжнього, окремого для кожного передсердя. Міокард шлуночків складається з трьох шарів. Поверхневий і глибокий шари є спільними для обох шлуночків. Волокна поверхневого шару починаються від основи шлуночка, спускаються косо вниз, окутують верхівку шлуночка й переходять у його поздовжній внутрішній шар. Між двома поздовжніми шарами м'язів лежить кільцевий шар м'язів, окремий для кожного шлуночка. Міокард утворює сосочкові м'язи, які рельєфно виступають у порожнину шлуночків. Міокард — найтовщий шар серця [2].

Рис. 1. Порожнина лівої половини серця: 1 — права верхня легенева вена; 2 — устя правої нижньої легеневої вени; 3 — ліва нижня легенева вена; 4 — устя лівої нижньої легеневої вени; 5 — міжпередсердна перегородка; 6 — судини серця; 7 — міжшлуночкова перегородка; 8 — лівий передсердно-шлуночковий (митральний) клапан; 9 — сухожилкові струни; 10 — сосочкоподібні м'язи; 11 — міокард; 12 — м'язові перекладки; 13 — ендокард; 14 — епікард; 15 — правий передсердно-шлуночковий (тристулковий) клапан; 16 — устя венозної пазухи; 17 — гребенясті м'язи; 18 — праве вушко; 19 — устя нижньої порожнистої вени; 20 — овальна ямка

Ендокард вистеляє внутрішню поверхню серця й утворений ендотелієм, який лежить на товстій базальній мембрані. Під нею міститься сполучнотканинний шар з еластичними й гладенькими м'язовими волокнами, що тісно прилягає до м'язової оболонки.

У різних відділах серця товщина стінок неоднакова. Так, у передсердях вона в середньому дорівнює 2—5 мм; у лівому шлуночку — 15—16 мм; у правому шлуночку — 6—7 мм.

Праве передсердя (atrium dextrum). Зверху в нього відкривається отвір верхньої порожнистої вени, а знизу — отвір нижньої порожнистої вени, під нею є невеликий отвір венозної пазухи, в яку збирається кров від стінок серця, а також кілька отворів найменших серцевих вен. На міжпередсердній перегородці є овальна ямка. Перегородка в цьому місці значно тонша. Зліва, спереду передсердя, розміщена додаткова порожнина трикутної форми — праве вушко серця. На стінках правого передсердя і правого вушка виступають підвищення — гребенясті м'язи.

Внизу праве передсердя сполучається правим передсердно-шлуночковим отвором з правим шлуночком [9].

Правий шлуночок (ventriculus dexter) лежить нижче правого передсердя. Внутрішня стінка його покрита м'язовими виступами й перекладками, які утворюють сосочкові м'язи. Три з них мають конусоподібну форму. Передсердно-шлуночковий отвір закривається передсердно-шлуночковим (тристулковим) клапаном, який складається з трьох стулок, утворених складками ендокарда. Стулки клапана сухожилковими струнами сполучаються з конусоподібними м'язовими сосочками. Коли кров із передсердя надходить у шлуночок, передсердно-шлуночковий клапан щільно закриває передсердно-шлуночковий отвір, сухожилкові струни напружуються і стулки клапана не вивертаються в передсердя, кров при цьому не потрапляє в зворотному напрямку, тобто назад, у передсердя. Вгорі зліва в правому шлуночку є отвір легеневого стовбура. На межі правого шлуночка й отвору легеневого стовбура є клапан, який складається з трьох півмісяцевих заслінок, що пропускають кров у напрямку від шлуночка в легеневий стовбур. У момент переходу крові з шлуночка в легеневий стовбур (легенева артерія) півмісяцеві заслінки наповнюються кров'ю на зразок карманів і щільно закривають вхід у легеневий стовбур, не даючи можливості крові повертатися назад до шлуночка.

Ліве передсердя (atrium sinister) лежить позаду правого, його додаткова порожнина називається лівим вушком. На верхній поверхні ліве передсердя має чотири отвори легеневих вен. Внутрішня поверхня передсердя гладенька, лише в ділянці вушка містяться гребенясті м'язи. Ліве передсердя з лівим шлуночком сполучається лівим передсердно-шлуночковим отвором.

Рис. 2. Клапани аорти: 1 — аорта (розрізана й розгорнута); 2 — ліва вінцева артерія; 3 — вузлик клапана аорти; 4 — ліве вушко; 5 — півмісяцеві заслінки; 6 — лівий передсердно-шлуночковий клапан; 7 — сухожилкові струни; 8 — сосочкоподібні м'язи; 9 — лівий шлуночок; 10 — устя правої вінцевої артерії; 11 — пазухи аорти

Лівий шлуночок (ventriculus sinister) лежить нижче лівого передсердя, на межі з яким є передсердно-шлуночковий, або мит-ральний клапан, дві стулки якого мають зубчасті краї. Вся внутрішня поверхня шлуночка покрита м'язовими виступами у вигляді перекладок, від яких починаються два сосочкових м'язи. Ці м'язи більші й масивніші, ніж у правому шлуночку, від них до стулок клапана відходять сухожилкові нитки. Праворуч вгорі є отвір аорти, який закривається трьома півмісяцевими заслінками, що утворюють клапан аорти (півмісяцевий) [2]. Стулки клапана міцніші й товщі, ніж у легеневому стовбурі, що зумовлено більшим тиском крові в аорті порівняно з легеневим стовбуром. Функціонує цей клапан аорти так само, як і клапан легеневого стовбура (рис. 2).

У товщі міокарда міститься міцний сполучнотканинний скелет серця, представлений фіброзними кільцями, розміщеними між обома передсердями й шлуночками в місцях локалізації стулкових клапанів. Такі ж кільця є й у ділянці півмісяцевих клапанів легеневого стовбура та аорти. Від скелета серця беруть початок м'язи передсердь і шлуночків. Скелет серця забезпечує ізольоване скорочення м'язів передсердь і шлуночків, а також зміцнює стінку серця.

До складу м'язів серця входять атипові волокна, в саркоплазмі яких є невелика кількість міоцитів. На вигляд вони світлі, навколоних багато нервових клітин і безм'якушевих волокон. Такі утворення мають назву провідної серцевої системи.

Провідна серцева система (рис. 3) утворена спеціальними вузлами й волокнами. Основним серед вузлів є пазушно-передсердний, він лежить у міокарді правого передсердя під епікардом між отвором верхньої порожнистої вени й правим вушком серця (вузол Кейта-Флека). Його волокна розгалужуються у м'язах передсердя, опускаються вниз міжпередсердною перегородкою до її нижньої частини, де лежить передсердно-шлуночковий вузол (Ашофа-Тавара). Від цього вузла волокна опускаються вниз у міжшлуночкову перегородку, де й утворюють передсердно-шлуночковий пучок (пучок Гіса). Пучок у нижній частині поділяється на праву та ліву ніжки, які локалізуються в стінках правого і лівого шлуночків. Ніжки розгалужуються й утворюють провідні м'язові волокна Пуркіньє. Вузли провідної системи — це автономна нервова система серця, яка функціонально з'єднує всі відділи й забезпечує автоматизм його роботи. Але чим вищого еволюційного рівня досяг організм, тим більшу роль бере на себе центральна іннервація серця, яка й регулює роботу провідної системи, й передусім синусно-передсердного вузла.

Рис. 3. Провідна серцева система: 1 — пазушно-передсердний вузол (Кейта—Флека); 2 — передсердно-шлуночковий вузол (Ашофа—Тавара); 3 — передсердно-шлуночковий пучок (пучок Пса); 4 — ніжки передсердно-шлуночкового пучка; 5 — провідні волокна Пуркіньє; 6 — верхня порожниста вена; 7 — передсердно-шлуночкові клапани; 8 — нижня порожниста вена; 9 — отвір вінцевого синуса

Судини і нерви серця. Від висхідної частини аорти починаються дві вінцеві артерії серця — права й ліва, що лежать у вінцевій борозні. Права вінцева артерія від вінцевої борозни спускається задньою міжшлуночковою борозною й утворює задню міжшлуночкову артерію серця. Ліва вінцева артерія утворює передню міжшлуночкову артерію. Кожна з міжшлуночкових артерій живить ту частину серця, в якій вона розгалужується: права — праву половину, а ліва — ліву. Обидві артерії розгалужуються на міжшлуночкові гілки, в ділянці верхівки серця вони анастомозують між собою й живлять оболонки серця [17].

Всі артерії серця супроводжуються венами, які розміщуються поряд з артеріями. Частина вен відкривається дрібними отворами в праве передсердя. Інші вени, більшого діаметра, вливаються у венозну пазуху, що у вінцевій борозні серця, на задній її поверхні, а далі — у передсердя на нижній його стінці латеральніше нижньої порожнистої вени.

Центральну іннервацію серця забезпечують симпатичний і блукаючий нерви автономної нервової системи. Симпатичні нерви — верхній, середній та нижній — відходять від шийного та грудного відділів симпатичного стовбура. Симпатичні нерви посилюють скорочення серця, прискорюють їх, збільшують швидкість проведення імпульсу в серцевому м'язі й підвищують збудливість серцевого м'яза.

Від блукаючого нерва, центр якого міститься в довгастому мозку, відходять верхні та нижні серцеві гілки, які впливають на роботу серця прямо протилежно симпатичним нервам, тобто сповільнюють частоту скорочень серця або зовсім припиняють їх, послаблюють скорочення серцевого м'яза, зменшують швидкість поширення й проведення серцевого імпульсу по провідній системі, знижують збудливість серця [17].

Будова кровоносних судин

До кровоносних судин належать артерії, вени та капіляри. Артерії — судини, що несуть кров під значним тиском від серця. Вени — судини, що несуть кров під незначним тиском до серця. Капіляри — це дрібні судини, які містяться між артеріями й венами.

Артерії, залежно від діаметра, поділяються на великі, середні і малі. Стінка артерії складається з трьох основних оболонок: внутрішньої, середньої та зовнішньої.

Внутрішня оболонка (tunica intuma) побудована з клітин ендотелію, розміщених на базальній мембрані, та клітин підендотеліального шару, утвореного з пухкої сполучної тканини.

Середня оболонка (tunica media) складається з м'язової тканини, до якої входять колагенові й еластичні волокна. Завдяки м'язовій оболонці регулюється просвіт судин, що зменшується при скороченні м'язів і розширюється при їх розслабленні. М'язова оболонка відокремлена від внутрішньої та зовнішньої оболонок еластичними мембранами, відповідно, внутрішньою та зовнішньою.

Зовнішня оболонка (tunica externa) сполучнотканинна, в ній проходять кровоносні судини й нерви.

Залежно від функції артерії поділяються на транспортні, якими кров підходить до органа або стінки тіла; нутряні, які безпосередньо заходять в орган і розгалужуються в ньому; та пристінкові, які локалізуються в стінках тіла, в його м'язах [10].

Транспортні артерії належать до великих, за рахунок еластичних мембран мають значно потовщені стінки, а тому дістали назву артерій еластичного типу. Стінки таких артерій (аорта, сонна артерія) надзвичайно міцні й пружні, що сприяє швидкому проведенню ними крові. Під час скорочення шлуночків (систола) в артерії виштовхується кров, вони розтягуються, але завдяки силі еластичної тяги повертаються в попереднє положення, що сприяє рівномірній течії крові в судинах. У середніх і малих артеріях еластичних волокон значно менше, а тому їх і називають артеріями м'язового типу. М'язи стінок судин, скорочуючись і розслабляючись, регулюють течію крові.

Стінки вен складаються з таких самих оболонок, як і стінки артерій, але в них менше м'язових та еластичних волокон. Тому при поперечному розрізі стінки вен спадаються, а розрізана артерія завжди зіяє.

Характерною особливістю будови вен середнього діаметра й деяких великих є наявність венозних клапанів, утворених складками внутрішньої слизової оболонки. Вважають, що венозні клапани сприяють рухові крові до серця й перешкоджають її зворотному рухові. У венах нижніх кінцівок, де рух крові утруднений силою земного тяжіння, клапанів більше. Клапани відсутні в порожнистих венах, венах голови, а також у дрібних венах, внутрішніх органах.

Верхня й нижня порожнисті вени дещо різняться будовою своїх стінок. Так, верхня порожниста вена характеризується слабким розвитком м'язової оболонки, а в нижній — м'язові волокна відсутні в середній оболонці, але добре розвинуті в Зовнішній. Розміщені вони в поздовжньому напрямку й у момент скорочення утворюють поперечні складки, які сприяють рухові крові вгору.

Капіляри — дрібні судини діаметром від 7 до 30 мкм. В сумі діаметр усіх капілярів у 600—800 разів більший за діаметр аорти. Стінка капіляра складається з одного шару ендотеліальних клітин і базальної мембрани. Стан ендотелію контролюють спеціальні клітини — перицити (клітини Руже). Клітини ендотелію контактують із відростками перицитів. До кожного з них підходить нервове волоконце від симпатичного нейрона. Нервовий імпульс, який надходить до перицита, передається ендотеліальним клітинам капіляра, і вони під його впливом набрякають. При цьому капіляри звужуються або втрачають рідину, що призводить до їх розширення. Капіляри пронизують усі органи й тканини. Вони виконують обмінну функцію в організмі. Крізь тоненьку стінку капіляра в тканини надходять кисень і поживні речовини, а з тканин і клітин виділяються в капіляри вуглекислий газ і продукти обміну речовин [9].

Капіляри — центральні судини мікроциркуляторної системи крові, яка утворюється між артеріями й венами. Артерії, поступово розгалужуючися, переходять в артеріоли, а ці — в передкапіляри, що з'єднуються зі справжніми капілярами. На початку капілярів є стискачі. Справжні капіляри діаметром 20 мкм утворюють капілярну сітку, а потім переходять у післякапіляри, які ще називають післякапілярними венулами, бо вони вливаються у вени. Мікроциркуляція крові забезпечує живлення та дихання клітин і тканин організму, виведення продуктів обміну, депонування крові, дренаж тканин та ін. До складу мікроциркуляторного русла належать і лімфатичні капіляри.

Рух крові регулюється м'язовими стискачами, що є між перед-капілярами й справжніми капілярами, а також зміною розмірів клітин ендотеліоцитів. Між ендотеліоцитами капілярів таких органів, як кістковий мозок, печінка, нирки, селезінка, є невеликі отвори, крізь які відбувається контакт крові з тканинами. В інших тканинах, що не мають таких отворів, обмінні процеси відбуваються крізь цитолему клітин [16].

В основному капілярна сітка локалізується між артеріями й венами, але в таких органах, як печінка та нирки, іноді спостерігається відхилення від норми. Так, у нирках, у клубочку ниркового тільця, приносна артеріола розгалужується на капілярну сітку, яка потім утворює виносну артеріолу. В печінці капілярна сітка утворюється між ворітною та печінковими венами. Капілярна сітка, що утворена між двома однойменними судинами, має назву "чудової сітки".

Встановлено пряму залежність між інтенсивністю роботи органа та кількістю капілярів у ньому. Так, в 1 кв. мм серцевого м'яза близько 5500 капілярів, скелетного — 2000—2400, але не всі капіляри відкриті. В стані спокою функціонують лише 30—50% капілярів. Під час інтенсивної роботи кількість відкритих капілярів значно збільшується.

Слід зазначити, що не завжди між артеріями й венами утворюється капілярна сітка. У деяких органах артерії з венами сполучаються через анастомози. Так, на кінчику носа, вушної раковини, пальців і таких внутрішніх органів, як головний мозок, серце, печінка, селезінка, легені, статеві органи та ін., кров з артерій потрапляє у вени не крізь капілярну сітку, а крізь артеріовенозні анастомози, що регулює зміни температури органа та його кровообіг.

Закінчуючи короткий огляд загальної будови кровоносної системи, необхідно з'ясувати її основні риси [3].

Кров рухається замкнутою системою судин, центром якої є серце. При скороченні воно виштовхує кров в артерії, вони переносять її до капілярних судин і тканин. Із тканин кров збирається у вени, якими тече до серця, утворюючи таким чином коло кровообігу.

Велике коло кровообігу починається з лівого шлуночка, з якого під час його скорочення кров потрапляє в найбільшу артерію тіла — аорту. Розгалуженнями аорти вона підходить до органів та стінок тіла й потрапляє в капілярне кровоносне русло. Крізь стінки капілярів відбувається обмін речовин між кров'ю та клітинами, й кров з артеріальної перетворюється на венозну. Після цього вона, спочатку по венулах, а потім по дрібних і середніх венах, потрапляє у верхню та нижню порожнисті вени, які несуть венозну кров у праве передсердя, де й закінчується велике коло кровообігу.

Маас коло кровообігу (легеневе) починається з правого шлуночка, з якого кров при скороченні серця виштовхується в легеневий стовбур. Під дугою аорти легеневий стовбур поділяється на праву та ліву легеневі артерії. Права легенева артерія в свою чергу поділяється на три, а ліва, — на дві гілки, відповідно до кількості легеневих часток. У легеневому дереві венозна кров віддає вуглекислий газ, збагачується киснем і перетворюється на артеріальну. Легеневі вени переносять кров у л^ве передсердя, де закінчується мале коло кровообігу.

Серцеве коло кровообігу починається від висхідної частини аорти двома вінцевими артеріями, а закінчується вінцевою пазухою, що відкривається в праве передсердя.

Кожен орган має свою магістральну артерію, але у випадку її закупорки або травми кров надходить до органа обхідним шляхом, тобто артеріями, що утворилися в результаті розгалуження основної судини, або тими артеріями, що лежать поблизу органа. Такий кровообіг називається колатеральним (обхідним), а судини, що його утворюють, — колатералями.

Якщо ж дві судини, що лежать поблизу, з'єднуються між собою третьою, то такі сполучення називаються анастомозами. Анастомози більше притаманні венозним судинам. їх багато між парними венами, дрібними та середніми, які супроводжують артерії, наприклад, верхніх і нижніх кінцівок.

Іннервація та кровопостачання судин. Кровоносні судини іннервуються автономною нервовою системою. Нервові волокна є в зовнішній і м'язовій оболонках судин. Імпульси, що надходять із центральної нервової системи, забезпечують збудження та рух судин [9].

У зовнішній оболонці висхідної частини аорти й у верхній частині загальної сонної артерії (в місці поділу на зовнішню та внутрішню) містяться хеморецептори, які сприймають зміни складу крові, що приводить до відповідних змін судин, артеріального тиску, руху крові та ін.

Крім того, в ділянці дуги аорти та місці поділу загальної сонної артерії на зовнішню та внутрішню містяться спеціальні нервові закінчення, які мають назву рефлексогенних зон. Вони надзвичайно чутливі до зміни тиску крові в судинах і мають назву барорецепторів.

Васкуляризація артерій і вен здійснюється тоненькими судинами судин, що є в їхній зовнішній і середній оболонках. Внутрішня оболонка судин одержує кисень і поживні речовини безпосередньо з крові.