מתכונת 6 בביולוגיה - מבוא לביולוגיה 043182

- כיוון הזרימה התקין: מן העלייה השמאלית אל החדר השמאלי.

- תפקיד המסתם: הוא נפתח כשהדם עובר מן העלייה אל החדר, ונסגר כשהחדר מתכווץ – וכך מונע זרימה לאחור אל העלייה ומבטיח שהדם יצא מן החדר רק אל אבי העורקים.

1. פחות דם יוצא אל הגוף: החדר השמאלי שואב את הדם העשיר בחמצן אל אבי העורקים ומשם לכל הגוף. כשהמסתם דולף, בכל התכווצות חלק מן הדם חוזר אל העלייה, ולכן כמות הדם הנשאבת אל הגוף בכל פעימה קטנה.

2. צורכי השרירים בפעילות: בזמן פעילות גופנית קצב הנשימה התאית בשרירים עולה, והם זקוקים ליותר חמצן וגלוקוז – כלומר ליותר דם.

3. התוצאה: השרירים מקבלים פחות חמצן מן הדרוש, ונשימה תאית אווירנית מפיקה בהם פחות ATP להתכווצות. השרירים עוברים יותר לתסיסה לקטית, ומופיעה עייפות מהר.

4. עומס על הלב: כדי לפצות, הלב צריך לפעום מהר יותר ובעוצמה רבה יותר, וגם שריר הלב עצמו מתעייף.

הכלל: מנגנון פיזיולוגי פועל בתוך הגוף באופן אוטומטי. מנגנון התנהגותי הוא פעולה של בעל החיים – שינוי מקום, תנוחה או פעולה שהוא עושה.

הערה: ניפוח הנוצות הוא תגובה אוטומטית של שרירים קטנים בעור (בדומה ל"עור ברווז" אצל האדם), ולכן הוא נחשב מנגנון פיזיולוגי.

1. הזיעה מקררת רק כשהיא מתאדה: אידוי המים צורך חום, שנלקח מן העור ומן הדם הזורם בו.

2. כשהאוויר כמעט רווי באדי מים, המים שבזיעה מתאדים לאט מאוד.

3. לכן פחות חום נלקח מן העור, הזיעה נשארת על העור או נוטפת, והגוף מתקרר פחות – אף שהוא מזיע הרבה ומאבד מים.

1. סביב העור נוצרת שכבת אוויר לחה וחמה. המאוורר מרחיק אותה ומביא במקומה אוויר יבש יותר.

2. לכן הזיעה מתאדה מהר יותר, ונלקח יותר חום מן העור.

3. בנוסף, האוויר הזורם מעביר חום מן העור (כשהוא קריר מן העור), והגוף מתקרר.

השינוי: העורקים הכליליים מתרחבים, ויותר דם זורם אל שריר הלב.

היתרון הביולוגי: בזמן פעילות גופנית הלב פועם מהר וחזק יותר, כדי להזרים יותר דם אל השרירים הפעילים. לשם כך תאי שריר הלב צריכים יותר ATP, ואותו הם מפיקים כמעט רק בנשימה תאית אווירנית, הצורכת חמצן וגלוקוז. הדם הנוסף מביא להם יותר חמצן וגלוקוז ומסלק מהם יותר פחמן דו־חמצני וחום – וכך הלב ממשיך לפעול ביעילות לאורך כל המאמץ.

1. הצורך גדל: בפעילות מאומצת הלב פועם מהר וחזק יותר, ותאי שריר הלב צורכים הרבה יותר חמצן וגלוקוז לנשימה תאית.

2. האספקה מוגבלת: כשהעורקים הכליליים צרים, הם אינם יכולים להעביר את כמות הדם הגדולה הדרושה, וזרימת הדם אל שריר הלב אינה גדלה די הצורך.

3. התוצאה: תאי שריר הלב מקבלים פחות חמצן מן הדרוש, הנשימה התאית האווירנית בהם מפיקה פחות ATP, והתכווצות הלב נפגעת. מחסור ממושך בחמצן גורם לנזק לתאי שריר הלב (כאב בחזה, ובמקרה חמור – התקף לב). התחלה הדרגתית ופעילות מתונה מגבילות את העלייה בצורך של הלב בחמצן.

נימוק: בקבוצה 1 ריכוז הגלוקוז בדם עלה מ־85 ל־120 אחרי 15 דקות ול־140 אחרי 30 דקות. גלוקגון הוא ההורמון של הלבלב המעלה את ריכוז הגלוקוז בדם. אינסולין היה גורם להשפעה ההפוכה – ירידה בריכוז הגלוקוז.

התפקיד של קבוצה 2 – קבוצת בקרה: המתנדבים בה עברו את אותו הטיפול – צום והזרקה בכמות זהה – אבל בלי ההורמון. ריכוז הגלוקוז בדמם נשאר קבוע (84–85). כך אפשר לקבוע שהעלייה בקבוצה 1 נגרמה מן ההורמון K, ולא מן ההזרקה עצמה, ממי המלח או מן הצום.

1. הגלוקגון שהוזרק הגיע בדם אל תאי המטרה שלו – בעיקר תאי הכבד – ונקשר לקולטנים שעל קרום התא.

2. בעקבות זאת מתפרק בתאים אלה גליקוגן – רב־סוכר האגור בהם – לגלוקוז.

3. הגלוקוז משתחרר מן התאים לדם, ולכן ריכוזו בדם עלה.

החישוב: תפוקת הלב בריצה $=160\times110=17600$ מ"ל לדקה (כ־$17.6$ ליטר דם בדקה).

- קצב הלב עלה מ־$70$ ל־$160$ פעימות לדקה – פי $2.3$ בערך ($160\div70\approx2.3$).

- נפח הדם הנשאב בכל פעימה עלה מ־$70$ ל־$110$ מ"ל – פי $1.6$ בערך ($110\div70\approx1.6$).

- תפוקת הלב עלתה מ־$4900$ ל־$17600$ מ"ל לדקה – פי $3.6$ בערך ($17600\div4900\approx3.6$), כי שני הגורמים עלו יחד.

1. שרירי הרגליים מתכווצים שוב ושוב, והכיווץ דורש אנרגיה בצורת $\text{ATP}$.

2. את ה־$\text{ATP}$ מפיקים תאי השריר בנשימה התאית, הדורשת חמצן וגלוקוז – והדם מביא אותם.

3. בנשימה התאית נוצרים $\text{CO}_2$ וחום, והדם מסלק אותם מן השרירים (את ה־$\text{CO}_2$ אל הריאות ואת החום אל העור).

4. הגדלת תפוקת הלב – מ־$4.9$ לכ־$17.6$ ליטר בדקה – מזרימה בכל דקה כמות גדולה בהרבה של דם, ולכן השרירים מקבלים די חמצן וגלוקוז, ממשיכים לייצר $\text{ATP}$ ויכולים להמשיך לרוץ זמן רב.

במנוחה: הצריכה של השרירים קטנה, ואין צורך בתפוקה גבוהה. הלב פועם לאט יותר ובנפח קטן יותר, ולכן שריר הלב עצמו צורך פחות אנרגיה, ולחץ הדם אינו גבוה שלא לצורך.

היתרון: הוויסות מתאים את כמות הדם המוזרמת לגוף לצורכי הגוף בכל רגע – הרבה דם כשהצורך גדול, ופחות כשהוא קטן.

הורמון הוא חומר המופרש מבלוטה אל הדם, מגיע בזרם הדם אל תאי מטרה רחוקים, ופועל עליהם באמצעות קולטנים. עובדות מן הקטע (מספיק לציין שתיים):

1. מקום הפרשה ומעבר לדם: "מופרש לדמו ההורמון אדרנלין מבלוטות האדרנל" (פסקה 1) – מבלוטה, בתגובה לגירוי (בהלה או סכנה).

2. הובלה בדם לאיברים רחוקים: "תוך שניות ההורמון מגיע בזרם הדם לאיברים רבים" (פסקה 1) – והוא משפיע על הלב, הריאות, הכבד וכלי הדם (פסקה 2), הרחוקים מבלוטות האדרנל.

3. קולטנים בתאי המטרה: "לתאים באיברים אלה יש קולטנים לאדרנלין" (פסקה 1).

1. הצורך: כדי לברוח, שרירי השלד מתכווצים מהר ובעוצמה, וצריכים כמות גדולה של ATP. ATP מופק בנשימה התאית, הצורכת גלוקוז וחמצן ומייצרת CO₂.

2. הנשימה: קצב נשימה גבוה והרחבת הסימפונות מכניסים יותר אוויר לנאדיות, ולכן יותר חמצן עובר לדם, ויותר CO₂ מוצא מן הגוף.

3. הלב: לב הפועם מהר ובעוצמה מזרים בכל דקה יותר דם – ועמו חמצן וגלוקוז – אל השרירים. (הגלוקוז זמין במיוחד, כי האדרנלין גם מעלה את ריכוזו בדם; וכלי הדם בשרירים מורחבים – פסקה 2.)

4. התוצאה: בשרירים מתרחשת יותר נשימה תאית ומופק יותר ATP, והם יכולים להתכווץ מהר ובכוח לאורך זמן – והאדם יכול לברוח.

1. לחץ הדם הוא הכוח שדוחף את הדם בכלי הדם אל האיברים. כשהוא יורד בחדות, מגיע פחות דם אל המוח.

2. לכן תאי המוח מקבלים פחות חמצן וגלוקוז, מתרחשת בהם פחות נשימה תאית, ומופק פחות ATP.

3. תאי העצב במוח צורכים אנרגיה רבה ואינם אוגרים אותה; בלי די ATP הם מפסיקים לתפקד – והאדם מאבד את הכרתו. (גם הקושי לנשום, בגלל הצרת הסימפונות, מקטין את כמות החמצן בדם.)

1. אדרנלין מצר את כלי הדם בעור ובאיברי הבטן – וכך פועל נגד ההרחבה של כלי הדם בהלם האלרגי.

2. הוא מגביר את קצב פעימות הלב ואת עוצמתן, ולכן הלב מזרים יותר דם בכל דקה.

3. שני השינויים מעלים את לחץ הדם, ויותר דם – עם חמצן וגלוקוז – מגיע שוב אל המוח.

4. אדרנלין גם מרחיב את הסימפונות, ולכן נעשה קל יותר לנשום ויותר חמצן עובר לדם.

החיוורון: הצבע הוורוד של העור נובע מן הדם (תאי הדם האדומים) הזורם בכלי הדם הקרובים לפני העור. כשאדרנלין מצר את כלי הדם בעור, פחות דם זורם בהם, ולכן העור נראה חיוור.

1. כמות הדם מוגבלת, והלב יכול להזרים בכל דקה כמות מוגבלת של דם.

2. בזמן סכנה העור ואיברי הבטן אינם צריכים אספקה גדולה של דם באותו רגע, ואילו שרירי השלד – הדרושים כדי להילחם או לברוח – צריכים הרבה.

3. הצרת כלי הדם בעור ובאיברי הבטן והרחבת כלי הדם בשרירים מפנות את הדם אל השרירים.

4. כך מגיעים לשרירים יותר חמצן וגלוקוז, מתרחשת בהם יותר נשימה תאית, ומופק יותר ATP להתכווצות חזקה ומהירה.