Fizjologia układu krążenia

Fizjologia to gałąź biologii, która opisuje, jak organizmy funkcjonują i przystosowują się do różnych środowisk. Jednym z najważniejszych układów narządów, które definiują fizjologię organizmu, jest układ krążenia, który transportuje krew, składniki odżywcze, tlen i hormony w całym ciele. U ludzi pomiar funkcji układu krążenia można uzyskać, mierząc ciśnienie krwi. Termin ciśnienie krwi opisuje ciśnienie boczne wytwarzane przez krew na ściankach naczyń.

Jednym z najważniejszych zastosowań pomiaru ciśnienia krwi jest sprawdzanie podwyższonego ciśnienia krwi, stanu określanego jako nadciśnienie. Jedna na trzy osoby dorosłe w Stanach Zjednoczonych cierpi na nadciśnienie tętnicze i jest to jedna z głównych przyczyn chorób sercowo-naczyniowych. Sprzęt potrzebny do tradycyjnego pośredniego pomiaru ciśnienia krwi obejmuje stetoskop i ciśnieniomierz. Ciśnieniomierz składa się z mankietu do pomiaru ciśnienia krwi zawierającego rozciągliwy pęcherz oraz gumowej gruszki z regulowanym zaworem, który po zamknięciu pomaga w napompowaniu mankietu, a po otwarciu uwalnia nagromadzone ciśnienie. Składa się również z rurki łączącej mankiet z bańką i manometrem, który wyświetla ciśnienie w mankiecie w milimetrach słupa rtęci. W celu zarejestrowania odczytu ciśnienia krwi egzaminator owija mankiet wokół tętnicy ramiennej, umieszcza stetoskop nad tą tętnicą, napompowuje mankiet powyżej oczekiwanego ciśnienia skurczowego, a następnie opróżnia go podczas jednoczesnego osłuchiwania i obserwacji manometru. Początkowo, gdy mankiet jest całkowicie napompowany, tętnica jest ściśnięta, a przepływ krwi zostaje zatrzymany. Tak więc podczas osłuchiwania nie słychać dźwięku. Po opróżnieniu pierwsze pojawienie się dźwięków Korotkowa oznacza ciśnienie skurczowe, które jest słyszalne ze względu na turbulentny przepływ w częściowo ściśniętej tętnicy. Dalsza deflacja powoduje ciągły spadek ciśnienia w mankiecie, a dźwięki Korotkoffa pozostają słyszalne przez cały czas, aż do momentu, w którym ciśnienie w mankiecie jest poniżej minimalnego ciśnienia tętniczego. Ten odczyt oznacza ciśnienie rozkurczowe. Frakcja skurczowa nad rozkurczową jest rejestrowana jako końcowy odczyt ciśnienia krwi.

Innym ważnym wskaźnikiem fizjologii człowieka jest częstość oddechów, czyli liczba oddechów na minutę. Powietrze, którym oddychamy, przemieszcza się przez tchawicę, do płuc przez oskrzela. Wewnątrz płuc przechodzi przez oskrzeliki, aby ostatecznie dostać się do wyspecjalizowanych worków powietrznych zwanych pęcherzykami płucnymi. Pęcherzyki płucne są otoczone naczyniami włosowatymi, które umożliwiają dyfuzję wdychanego tlenu do naszego krwiobiegu i ułatwiają wydalanie dwutlenku węgla, utrzymując w ten sposób homeostazę naszego systemu. W przypadku ssaków, takich jak ludzie, utrzymanie homeostazy obejmuje utrzymanie względnie stałej temperatury ciała, niezależnej od temperatury otoczenia. Ta właściwość sprawia, że jesteśmy endotermami. Dlatego nasze tempo przemiany materii i tempo oddychania pozostają względnie stałe. Wręcz przeciwnie, prawie wszystkie ryby, w tym złote rybki, mają wewnętrzną temperaturę ciała, która prawie odpowiada temperaturze otaczającego je środowiska. Takie organizmy nazywane są ektotermami. Ponieważ nie utrzymują aktywnie stałej temperatury wewnętrznej, ich metabolizm i tempo oddychania zmieniają się, aby skompensować wahania temperatury otoczenia. Częstość oddechów u ryb można zmierzyć, licząc uderzenia skrzeli, wznoszenie się i opadanie wieczka lub pokrywy skrzelowej na minutę. Jest jeszcze jeden czynnik, który wpływa na tempo oddychania organizmów wodnych. Należy pamiętać, że ryba wdycha rozpuszczony tlen obecny w jej otoczeniu. A ilość dostępnego rozpuszczonego tlenu w wodzie zależy od temperatury wody. Zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, co z kolei wpływa również na częstość oddechów.

W tym laboratorium będziesz badać ludzki układ krążenia, mierząc ciśnienie krwi w różnych warunkach, a następnie badać wpływ temperatury na oddychanie za pomocą ryb.