Herz-Kreislauf - Biologie learn online

Biologie (Subject) / Herz-Kreislauf (Lesson)

Herz-Kreislauf

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3 Grundkomponenten von Kreislaufsystemen zirkulierende Flüssigkeit System miteinander verbundener Röhren Pumpe
Tiere ohne Kreislaufsystem Cnidarier: Gastrovaskularsystem dient zur Verteilung von Substanzen im ganzen Körper. Körperwand nur 2 Zellschichten dick --> kann durch Diffusion versorgt werden Plathelminthes: stark abgeplatteter Körper: vergrößert Oberfläche und minimiert Diffusionsstrecke
Offene Kreislaufsysteme Arthropoda und viele (kleine) Mollusken Zirkulierende interstitielle Flüssigkeit (=Hämolymphe) umspült Organe direkt, wird durch lokale Kontraktionen bewegt. Vorteile: Keine DIffusionsbarriere: direkter Kontakt zwischen Hämolymphe und Zellen, wenig energieaufwändig (geringer hydrostatischer Druck), großes Volumen an Hämolymphe (20-40%) ermöglichen großen O2 Speicher Nachteile: langsamer Umlauf der Hämolymphe z.B. dorsales Röhrenherz bei Insekten, mit Ventilen (Ostien), Aorta, Mixocoel
geschlossene Kreislaufsysteme erstmals bei Annelida, auch Echinodermata und Vertebraten Blut fließt im gesamten Körper in Blutgefäßen, die durch Endothel (Gefäßwand) vom interstitiellen Raum abgetrennt sind Vorteile: Schneller Umlauf einer relativ geringen Blutmenge --> schneller und gerichteter Transport Nervöse und humorale Steuerung ermöglichen eine gezielte Blutverteilung Hoher Blutdruck: effiziente Versorgung großer und aktiver Tiere mit O2 und Nährstoffen Nachteil: Stoffaustausch ist durch Endothelien erschwert (Diffusionsbarrieren)
Arterien -Führen vom Herzen weg, egal ob die O2-reiches (z.B. Aorta) oder –armes (Lungenarterien) Blut transportieren - Müssen hohem Druck standhalten - Wand aus 3 Schichten, relativ dick --> Wand 3 x dicker als bei Venen Tunica intima (innen): einschichtiges Endothel, elastische Fasern Tunica media (mittlere): glatte Muskulatur, elastische Fasern (dicker als bei Venen) Tunica externa (außen): bindegewebige Kollagenschicht mit elastischen Fasern - Elastizität sorgt dafür, dass sich die Wand bei Systole ausdehnt und bei Diastole in Ausgangslage zurückkehrt --> bei Verengung wird Flüssigkeit, die in Gefäß geflossen ist beschleunigt --> Aufrechterhaltung des hohen Drucks - Arterien die weiter vom Herz weg sind: höherer Anteil glatte Muskulatur und weniger elastische Faser (muskuläre Arterien) --> mildern den Blutdruck, bevor Blut an Zielorgan kommt - Mit zunehmender Verzweigung der Arteriolen nimmt die Wanddicke weiter ab WIndkesseleffekt:Eigenschaft der elastischen Arterien, den durch die Kontraktionen des Herzens pulsierenden Blutstrom in einen gleichmäßigen Volumenstrom umzuwandeln
Venen - Führen zum Herzen hin - Dünnwandiger und weniger elastisch als Arterien - Sehr niedriger Druck - Venöser Rückstrom gefördert durch: Venenklappen in aufwärts führenden Gefäßen --> Ventile, verhindern Rückfluss Skelettmuskulatur: drücken bei Kontraktion die Venen zusammen und damit das Blut in Richtung Herz Saugwirkung der Diastole Unterdruck im Thorax (entsteht durch Lungenbewegung beim Einatmen) --> saugt Blut in große Hohlvene
Kapillaren Bilden ausgedehnte Netzwerke Verbinden Arterien und Venen sind kaum dicker als Erythrozyten sehr dünne Wände: Nur Endothel und Basallamina --> leichter Stoffaustausch mit interstitieller Flüssigkeit -nur rund 5-10 % aller Köperkapillaren immer durchblutet z.B. Gehirn, Herz, Niere, Leber -Beim Rest variiert die Blutversorgung z.B. Nach einer Mahlzeit mehr Durchblutung im Verdauungstrakt; bei körperlichen Betätigungen mehr Blut in Muskeln und Haut. -Regulation durch 2 Mechanismen: Kontraktion der glatten Muskulatur der Arteriolen --> geringer Gefäßdurchmesser --> geringerer Blutfluss in die Kapillarbetten Präkapilläre Sphinkter = glatte Ringmuskulatur am Eingang der Kapillarbetten -beide Faktoren werden über Nervenimpulse, Hormone und Signalstoffe reguliert
Fische- Kreislaufsystem einfacher Kreislauf Herz besteht aus 1 Atrium und 1 Ventrikel, der Blut Richtung Kiemenkapillare pumpt. Dort Gasaustausch. O2 reiches Blut fließt durch Körperkapillare zurück zum Atrium. Durch Kontraktion der Muskeln beim Schwimmen wird Blutzirkulation beschleunigt.
Amphibien- Kreislauf doppelter Kreislauf: Lungen-/Hautkreislauf und Körperkreislauf Herz: 2 Atrien, 1 Ventrikel (mit Mischblut) Ventrikel pumpt Blut in Lungen-/Hautkreislauf. Dort Gasaustausch. Kommt zurück in linkes Atrium und dann in Ventrikel. Ventrikel pumpt Blut in Körperkreislauf, kommt über rechten Atrium zurück.
Reptilien - Kreislauf doppelter Kreislauf: Lungenkreislauf und Körperkreislauf Herz: Zwei Atrien und 1 Ventrikel, der durch Herzscheidewand fast getrennt ist. 3 Schlagadern vom Ventrikel: rechts (O2 arm) führt zur Lunge, links (O2 reich) führt zum Kopf und Körper, mittlere (mit Mischblut) führt ebenfalls zum Körper.
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Phasen des Herzzyklus 1. Füllungsphase: Atrium- und Ventrikeldiastole (=entspannt): Taschenklappen geschlossen. Blut fließt aus den Venen in die Atrien und durch die offenen Segelklappen in die Ventrikel. (0,4s) 2. Aktive Auffüllungsphase: Atriumsystole --> ganzes Blut fließt in Ventrikel (0,1s) 3. Austreibungsphase: Taschenklappen öffnen sich, Ventrikelsystole --> Blut wird in Arterien gepumpt (0,3s)
Fetaler Kreislauf Die Lunge ist noch nicht entfaltet und der Lungenkreislauf noch nicht eröffnet. Das sauerstoffgesättigte Blut erhält der Fetus über die Vena umbilicalis (Nabelvene), die mit der Plazenta in Verbindung steht. Das dem rechten Herzen zugeführte sauerstoffreiche Blut wird unter Umgehung des Lungenkreislauf über Foramen ovale cordis (Loch in der Vorhofscheidewand) und dem Ductus arteriosus (Kurzschluss zwischen Lungenarterie und Aorta) dem linken Herzen zugeführt, von dem es über die Aorta in den Körperkreislauf gelangt. Das arterielle Blut des Feten wird durch die Nabelarterie der Plazenta zugeführt. Aufgrund der Vermischung arteriellen und venösen Blutes (Vena portae, Vena cava inferior) hat das fetal arterielle Blut einen geringeren Sauerstoffgehalt. Dieser ist Voraussetzung für die Oxygenierung des Blutes innerhalb der Plazenta.
Säuger- Herz 4 Kammern (konvergent zu Vögeln entstanden) Herz = Hohlmuskel. wird durch Herzscheidewand in rechts und links geteilt rechter Vorhof verbunden mit Hohlvenen (eine von den Beinen, eine von den Armen/Kopf) --> Tricuspidalklappe --> rechte Herzkammer rechte Kammer pumpt O2 armes Blut durch Pulmonalklappe in Lungenarterie linker Vorhof verbunden mit Lungenvenen --> Mitalklappe --> linke Herzkammer linke Hälfte pumpt O2 reiches Blut über Aortenklappe (in Aorta) Segelklappen: Zwischen Atrium und Ventrikel (links =Mitralklappe; rechts = Tricuspidalklappe) Taschenklappen: an den Herzausgängen (Ventrikel-Lungenarterie = Pulmonalklappe; Ventrikel-Aorta =Aortenklappe)
Säuger / Vögel - Kreislauf sehr effektiv doppelter Kreislauf (Lungen- und Körperkreislauf) bei Vögeln Körperschlagader rechts, bei Säugern links) starkes 4 Kammriges Herz (konvergent entstanden) Endothermie: brauchen 10 mal so viel Energie wie gleichgroße Ektotherme Kontraktion des rechten Ventrikels --> Blut durch Pulmonalklappe in Lungenarterie --> Gasaustausch in den Lungen --> linkes Atrium --> Mitralklappe --> linker Ventrikel --> Aortenklappe --> Aorta --> Körper --> rechtes Atrium --> Tricuspidalklappe --> rechter Ventrikel
Herzschlag - Erregung/EKG Herzschlag wird bei Wirbeltieren im Herz selbst erzeugt. Herzmuskelzellen sind selbsterregend (ohne Signal vom ZNS) = Autorhythmie Sinusknoten: Gruppe autorhythmischer Zellen in der Wand des rechten Atriums: legt die Frequenz und den zeitlichen Ablauf fest, mit dem sich sämtliche Herzmuskelzellen kontrahieren. Herzmuskelzellen über gap-junctions gekoppelt --> schnelle Impulsweitergabe Impulse vom Sinusknoten lassen beide Atrien kontrahieren. Dabei erreicht Impuls den AV-Knoten (andere autorhythmische Zellen, die den Impuls für 0,1 Sekunden verzögern) --> Atrien können sich vollständig leeren bevor sich Ventrikel kontrahieren Purkinje-Fasern leiten die Erregung in alle Regionen der Ventrikelwand weiter. EKG: P-Welle: Erregung der Vorhöfe (Depolarisation) PQ-Strecke: vollständige Erregung der Vorhöfe: Vorhofkontraktion QRS-Komplex: Depolarisation der Kammern ST-Strecke: Vollständige Erregung der Kammern: Kammerkontraktion T-Welle: Repolarisation der Ventrikel
Arterienbögen - Evolution Im Grundbauplan kiefertragender Wirbeltiere werden 6 Arterienbögen angelegt. In allen anderen Klassen der Wirbeltiere finden im Zusammenhang mit dem Übergang zur Lungenatmung (Atmung, Atmungsorgane) kompliziertere Umgestaltungen und Reduktionen statt. Das 3. Bogenpaar übernimmt hier den Anschluß der dorsalen Kopfarterien; das 4. versorgt als Aortenbogen den Körperkreislauf (Blutkreislauf). Der 6. Arterienbogen bildet mit seinem Anfangsstück die Lungenarterien (Arterien, Lunge). Sein distales Verbindungsstück mit den dorsalen Aorten wird zum Ductus arteriosus Botalli, ein nur im embryonalen Kreislauf funktionelles Gefäßstück, das den Lungenkreislauf kurzschließt. Knochenfisch: durch jedes der 4 Kiemenpaare verläuft ein Arterienbogen, der in den Kiemen das respiratorische Epithel bildet. Amphibienlarve: Anlage der Arterienbögen wie beim Knochenfisch, doch ohne respiratorische Aufgabe. Salamander: die Arterienbögen I und II sind reduziert. Reptil: weiter fortgeschrittene Differenzierung der Arterienbögen; V ist zusätzlich reduziert, VI wird zur Lungenarterie. Vogel: der linke Ast des IV. Arterienbogens wird reduziert, der rechte Ast zur großen Körperschlagader. Säugetier: der rechte Ast des IV. Arterienbogens wird reduziert, funktionell bleibt nur der linke.
Funktion des Blutes Transport von Atemgasen Transport von Nährstoffen Transport von Abfallstoffen Transport von Wärme (homoiotherme) Transport von Signalstoffen (Hormone) Pufferfunktion: gewährleistet gleichbleibendes inneres MIlieu Schutz- und Abwehrfunktion (Blutgerinnung, Wundverschluss)
Blut-Bestandteile 55 % Plasma (Wasser, Ionen, Proteine, Atemgase, Hormone) 45 % Hämatokrit (Erythrozyten, Leukozyten, Thrombozyten) Erythrozyten: häufigste Blutzellen, O2 Transport, bikonkav, kein Zellkern, viel Hämoglobin, keine Mitochondrien (können auch Co2 Transportieren) Leukozyten: 5 Haupttypen (u.a. Lymphocyten --> B- und T-Zellen), Bekämpfung von Infektionen, patrouillieren auch in interstitieller Flüssigkeit (sind doppelt so groß wie Erythrozyten, dafür 700 mal mehr Erythrozyten vorhanden) Makrophagen: zersetzt Schädlinge (z.B. Bakterien) durch Phagocytose Killerzellen: greifen Tumorzellen an Lymphocyten: (B bilden Antikörper) Thrombozyten: kein Zellkern, Blutgerinnung, entstehen durch Abschnürung aus spezialisierten Knochenmarkszellen
Blutgerinnung = Hämostase Vasokonstrikion (Zusammenschnürung) der verletzten Gefäße Adhäsion und Aktivierung der Thrombozyten Bildung eines Fibringerinnsels -primäre (zelluläre) Hämostase: Thrombozyten heften sich an Kollagenfasern des betroffenen Bindegewebes. Verkleben untereinander --> Pfropf -sekundäre (plasmatische) Hämostase: Gerinnungsfaktoren bilden Aktivierunskaskade. Prothrombin wird zu Thrombin, dieses katalysiert die Umwandlung von Fibrinogen zu Fibrin. --> Fibrinfäden bilden Gerinnsel
Erkrankungen: Arteriosklerose, Herzinfarkt, Schlaganfall Arteriosklerose = Arterienverhärtung infolge einer Ansammlung von fetthaltigen Ablagerungen Leukozyten sammeln sich an der geschädigten Stelle und beginnen, Lipide (z.B: Cholesterin) aufzunehmen. Diese fetthaltige Ablagerung (=Plaque) wächst immer weiter und verstopft die Arterie. --> Warnsignale: partielle Blockade der Herzkranzgefäße (Coronararterien) kann zu Brustschmerzen führen. (Angina pectoris) Schmerz tritt bei körperlichen Betätigungen auf und signalisiert, dass ein Teil des Herzmuskels nicht genügend Sauerstoff bekommt. Herzinfarkt = Myokardinfarkt: Schädigung oder Absterben von Herzmuskelgewebe (resultiert aus Blockade der Coronararterien) und Sauerstoffmangel Schlaganfall: Absterben von Nervengewebe im Gehirn aufgrund von Sauerstoffmangel. i.d.R. Folge eines Gefäßverschlusses oder eines geplatzten Gefäßes m Kopf. Beides häufig die Folge eines Thrombus, der eine Arterie verschließt. Thrombus = Gerinnsel in Blutgefäßen, die den Blutfluss blockieren
Blutgruppen A: Antigene A (Eiweiß) auf Erythrozyt. Antikörper B im plasma B: antigene B. Antikörper A. AB: Antigene A und B. Keine Antikörper 0: keine Antigene. Antikörper A und B. Bei spende: nur Erythrozyten. Bzw. Gereinigtes blutplasma sonst verklumpung (antikörper werden immer rausgefiltert) Rhesus-Faktor: Antigen auf Erythrozyt: Rhesus positiv kein Antigen auf Erythrozyt: Rhesus negativ wenn negativer Mensch positives gespritzt bekommt, entwickelt er Antikörper gegen das Antigen (achtung negative Schwangere und positives Kind)
Wundheilung 1. Phase: Latenz/Ruhephase: rausströmendes Blut schwemmt Bakterien/Fremdkörper weg, und verschließt das Loch damit auch nichts rein schwimmt. dann verengt sich Blutgefäß, damit nicht zu viel Blut verloren geht. Thrombozyten sammeln sich in dem Loch und bilden Gerinnsel (Blutpfropf), verkleben das Loch. Im Blutplasma haben wir Fibrinogen, das wird vom Thrombin in Fibrin umgewandelt, was sich gut vernetzen kann (fadenförmiger Klebstoff) 2. Phase: Exsudationsphase: Wundsekret tritt aus, um Keime raus zu spülen. nach 3 Tagen: Proliferations-/Granulationsphase: Fibrinnetz wird gelöst. neues Gewebe wird von Fibroblasten gebildet. ist körnig (wie Granulat). Um die Zellen gut mit Blut zu versorgen bilden sich dünne Blutgefäße (rote Farbe der Narbe) nach 10 Tagen: Regenerationsphase: Wunde verkleinert sich, zieht sich zusammen. Aus Granulationsgewebe bilden sich wieder normale Hautschichten nach einigen Wochen: Reifungsphase: Narbe wird flacher und weiß.