درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس هفتم
فصل 14: گردش مواد
جانداران تکیاختهای چون با محیط اطراف در تماساند، مواد مورد نیاز خود را بهطور مستقیم از محیط میگیرند و مواد زائد را نیز بههمان محیط میفرستند. ولی جانداران پریاختهای مثل انسان که همهٔ یاختههای آن با محیط ارتباط ندارند، لازم است دستگاهی داشته باشند تا نیازهایشان را تأمین کند. این دستگاه همان دستگاه گردش مواد است.
در این فصل با اجزای دستگاه گردش مواد و وظایف آن بیشتر آشنا میشوید.
رابط بین همۀ دستگاههای بدن
در فصل قبل گفتیم که موادمغذّی پس از گوارش جذب میشوند؛ اما این مواد چگونه به تکتک یاختههای بدن میرسند؟
یاختهها افزون بر موادمغذّی به اکسیژن نیز نیاز دارند و لازم است کربن دیاکسید تولید شده و مواد زائد را از خود دور کنند. این نیازها چگونه تأمین میشوند؟ برای رسیدن به این هدفها، دستگاه گردش مواد به کمک یاختهها میآید (شکل زیر).
گفتوگو کنید (صفحهٔ 125 کتاب درسی)
به نظر شما دستگاه گردش مواد باید چه بخشهایی با چه مشخصاتی داشته باشد؟
1- مایعی که مواد توسط آن جریان داشته باشند. (خون)
2- لولههایی که خون در آنها جریان داشته باشند. (رگ)
3- بخشی که مانند تلمبه عمل کند و خون را در تمام بدن به گردش در آورد. (قلب)
دستگاه گردش مواد، برای اینکه بتواند با تمام یاختههای بدن ارتباط برقرار کند، به مایعی نیاز دارد که مواد را با خود جابهجا کند. این مایع در بیشتر جانوران خون است. دستگاه گردش مواد در انسان شامل قلب، رگها و خون است.
خون در شبکهای از لولههای مرتبط با هم جریان دارد. به این لولهها، رگهای خونی میگویند. همچنین به گردش در آوردن این مایع درون رگها به نوعی پمپ نیاز دارد که همان قلب است. (شکل زیر).
قلب
کدام تلمبه میتواند سالانه حدود دو میلیون لیتر مایع را جابهجا کند؛ در حالی که کمتر از 300 گرم وزن دارد؟ قلب ما این کار را انجام میدهد. قلب با ضربان خود، خون را با فشار به درون رگها و اندامها میفرستد و چون رگها به هم مرتبطاند، خون دوباره به قلب برمیگردد و این کار، پیوسته تکرار میشود.
آیا میدانید
برخی جانوران بهجای خون، آب را در بدن خود به گردش در میآورند.
فعّالیت (صفحهٔ 125 کتاب درسی)
به صدای قلب گوش دهید: با استفاده از گوشی پزشکی صدای قلب خود و دوستانتان را بشنوید. کجای سینه صدای قلب بهتر شنیده میشود؟
سعی کنید تعداد ضربان قلب خود را در یک دقیقه بشمارید.
قلب در سمت چپ سینه قرار دارد، به طوری که رأس آن به سمت چپ و پایین قرار میگیرد. همواره بخشی از آن در حال فعالیت و بخشی در حال استراحت است. معمولاً پزشکان برای شنیدن صدای قلب از محلهای مختلفی برای گوش دادن و تمرکز کردن روی صدای دریچههای مختلف به قلب بیمار گوش میدهند. در یک فرد عادی، گوش دادن به قلب در 4 نقطه (مربوط به هر کدام از دریچههای قلب) امکان پذیر است. نبض فرد سالم، به طور طبیعی بین 60 تا 80 ضربان در دقیقه است.
قلب، تلمبهای ماهیچهای و توخالی است و چهار حفره دارد: دو حفره در بالا و دو حفره در پایین. حفرههای بالایی و پایینی با کمک دریچههایی با هم ارتباط دارند (شکل زیر).
اطلاعات جمعآوری کنید (صفحهٔ 126 کتاب درسی)
درون قلب، دریچههای دهلیزی - بطنی و سینی قرار دارند. به نظر شما وجود این دریچهها چه اهمیتی دارد؟ با مطالعهٔ این دریچهها اطلاعاتی را جمعآوری و در کلاس گزارش کنید.
جریان خون به علت وجود دریچههای یک طرفه ما بین حفرههای قلب و عروق خونی بزرگ، یک طرفه میباشد. چهار دریچه که ما بین حفرههای قلبی و سرخرگهای بزرگ قرار دارند، باعث حرکت متوالی خون، بین قلب و ششها و عدم برگشت خون به عقب میشوند. ساختار و عملکرد دریچههای قلبی با یکدیگر متفاوت است. در ابتدای سرخرگ آئورت و ابتدای سرخرگ ششی دریچههای سینی شکل دیده میشود. این دریچهها در هنگام ورود خون به سرخرگها باز میشوند و به گونهای هستند که از بازگشت خون از سرخرگها به درون بطنها جلوگیری میکنند.
دریچههای دهلیزی - بطنی به صورت یکطرفه خون را از دهلیزها به بطنها عبور میدهند و بسته میشوند. این دریچهها شامل دریچهٔ دو لختی بین دهلیز چپ و بطن چپ و دریچهٔ سه لختی، بین دهلیز راست و بطن راست است. این دریچهها فاقد بافت ماهیچهای هستند و جهت جریان خون؛ آنها را باز یا بسته میکند. دریچهها به وسیلهی رشتههایی به برجستگیهای ماهیچهای دیوارهٔ داخلی قلب اتصال دارند.
بافتهای تشکیل دهندۀ قلب
بخش عمدهٔ قلب از نوعی بافت ماهیچهای تشکیل شده است که به آن ماهیچهٔ قلبی میگویند. درون حفرههای قلب را بافت پوششی میپوشاند که در تشکیل دریچههای قلبی نیز شرکت میکنند. وجود بافت پیوندی در اطراف قلب نیز به حفاظت از آن کمک میکند. وقتی بافت ماهیچهای قلب منقبض میشود، نیرویی ایجاد میکند که به خون فشار میآورد و آن را به درون سرخرگها میراند.
رگهای قلب
سرخرگها خون را از قلب خارج میکنند و سیاهرگها خون را به قلب بر میگردانند. مهمترین رگهای قلب را در شکل زیر میبینید. رگهایی که به بافت قلب خونرسانی میکنند، رگهای تاجی (کرونر) نامیده میشوند.
گردش عمومی و ششی خون
هریک از بخشهای چپ و راست قلب فعالیت مستقلی دارند. با توجه به (شکل زیر) میتوانید تفاوت عمل این دو بخش را مشخص کنید. خونی که در سمت چپ قلب وجود دارد، اکسیژن بیشتری دارد و روشن است. این خون از طریق بزرگ سرخرگ آئورت به تمام بدن فرستاده میشود تا نیاز یاختههای بدن را به مواد مغذّی و اکسیژن تأمین کند (گردش عمومی خون).
در سمت راست قلب، خون تیره (دارای کربن دی اکسید) جریان دارد. خون تیره را بزرگ سیاهرگها به دهلیز راست میآورند. این خون که اکسیژن کمتری دارد، وارد بطن راست میشود و از طریق سرخرگ ششی به ششها میرود تا از آنجا اکسیژن را جذب کند. خون اکسیژندار و روشن از طریق سیاهرگهای ششی به دهلیز چپ و سپس به بطن چپ میرود تا دوباره در بدن به گردش درآید (گردش ششی خون).
فعّالیت (صفحهٔ 127 کتاب درسی)
دربارهٔ درستی یا نادرستی جملهٔ زیر در گروه خود گفتوگو کنید.
الف) همهٔ سرخرگها خون روشن و همهٔ سیاهرگها خون تیره دارند.
نادرست است. سرخرگ آئورت خون روشن دارد، اما سرخرگ ششی خون تیره دارد. بزرگ سیاهرگها خون تیره دارند، اما سیاهرگ ششی خون روشن دارد.
ب) مسیر حرکت خون در حفرهها، دریچهها و رگهای اصلی قلب را با ذکر نام و با استفاده از پیکان، مشخص، و دربارهٔ درستی آن در گروه خود گفتوگو کنید. در گزارش خود خون تیره و روشن را با رنگهای مختلف نشان دهید.
بخش چپ و راست قلب هر کدام فعالیت مستقل دارند. خونی که در سمت چپ قلب وجود دارد اکسیژن بیشتری دارد و روشن است. این خون توسط سرخرگ آئورت به تمام بدن فرستاده میشود. در سمت راست قلب، خون تیره (دارای دیاکسید) جریان دارد. این خون را بزرگ سیاهرگ به دهلیز راست میآورند، سپس وارد بطن راست شده و توسط سرخرگ ششی، به ششها میرود تا اکسیژن جذب کند. لازم به ذکر است خون روشن از طریق سیاهرگهای ششی به دهلیز چپ و سپس به بطن چپ میروند تا دوباره در بدن به گردش درآید.
آزمایش کنید (صفحهٔ 128 کتاب درسی)
وسایل و مواد: قلب گوسفند، قیچی، گُمانه (سوند)
روش آزمایش
1- با کمک معلّم خود ابتدا جلو و عقب قلب، سپس چپ و راست قلب را مشخص کنید.
سطح جلویی حالت محدب دارد ولی سطح عقبی حالت مسطح دارد. رگهای کرونر در سطح جلویی اُریب هستند ولی در سطح عقبی عمودی هستند. در نمای شکمی بیشتر سرخرگها دیده میشوند و در نمای پشتی بیشتر سیاهرگها دیده میشوند.
2- با توجه به ضخامت دیواره و میزان خاصیت ارتجاعی رگها، سرخرگها را از سیاهرگها تشخیص دهید.
سرخرگها دیواره ماهیچهای، قطورتر و محکمتر و دهانه رگ گرد و کوچک است. ولی سیاهرگها دیواره شل، نازک و نرم یا دهانه بیضی و بزرگ دارند.
3- با راهنمایی معلّم، برشهایی در قلب ایجاد کنید تا بتوانید حفرهها، دریچهها و رگهای مختلف قلب را تشخیص دهید.
در امتداد سوندی که به آرامی از سرخرگها وارد قلب کردهایم قلب را برش میدهیم و دریچهٔ بین دهلیز و بطن و دیواره بطن راست و چپ کاملاً مشخص میشوند.
4 -سمت چپ و راست قلب را با هم مقایسه کنید. چه تفاوتی با هم دارند؟ چرا؟
دو بطن چپ و راست ضخامت یکسانی ندارند. ضخامت دیوارهٔ بطن چپ نسبت به بطن راست بیشتر است، زیرا بطن چپ، خون را به تمام بدن پمپ میکند. در حالی که بطن راست خون را فقط تا ششها پمپ میکند.
فکر کنید (صفحهٔ 128 کتاب درسی)
در شکل زیر مراحل کار قلب را مشاهده میکنید. به مجموع این سه مرحله ضربان قلب میگویند. خون در هر مرحله چه مسیری را طی میکند؟
1- انقباض دهلیزها (1/0 ثانیه): خون از دهلیز راست وارد بطن راست و از دهلیز چپ وارد بطن چپ میشود.
2- انقباض بطنها (3/0 ثانیه): خون از بطن راست وارد سرخرگ ششی و از بطن چپ وارد سرخرگ آئورت میشود.
3- استراحت عمومی یا انبساط عمومی قلب (4/0 ثانیه): خون از بزرگ سیاهرگها وارد دهلیز راست و از سیاهرگهای ششی وارد دهلیز چپ میشود.
آیا میدانید
برخی جانوران، مانند حشرات، مویرگ ندارند. در این جانوران خون از سرخرگ خارج میشود و در اطراف یاختهها قرار میگیرد. خون بعد از تبادل مواد با یاختهها وارد سیاهرگ میشود. به این نوع گردش خون، گردش خون باز میگویند.
رگهای بدن
سه نوع رگ وجود دارد: سرخرگ، سیاهرگ و مویرگ. سرخرگها و سیاهرگها با هم متفاوتاند. سرخرگها دیوارهٔ ضخیم و قابل ارتجاع دارند، ولی سیاهرگها دیوارهٔ نازکتری دارند و خاصیت ارتجاعی آنها نیز کمتر است (شکل زیر).
سرخرگها پس از ورود به هر اندام انشعاب زیادی پیدا میکنند و به مویرگها تبدیل میشوند. دیواره مویرگها فقط از یک لایهٔ بافت پوششی ساخته شده است. این دیوارهها به قدری نازک و نفوذپذیرند که مواد میتوانند از آن خارج یا به آن وارد شوند. سپس مویرگها با اتصال به هم سیاهرگ را به وجود میآورند که خون را از اندام خارج میکند.
فعّالیت (صفحهٔ 129 کتاب درسی)
در جدول زیر مشخص کنید کدام ویژگی به سرخرگ و کدام به سیاهرگ مربوط است.
| ویژگی | سرخرگ | سیاهرگ |
|---|---|---|
| به بطنها متصلاند. | + | |
| به دهلیزها متصلاند. | + | |
| خون را از قلب به اندامهای میبرند. | + | |
| خون را از اندامها به قلب بر میگردانند. | + |
نبض چگونه به وجود میآید؟
قلب در هر ضربان، یک بار خون را با فشار به درون سرخرگها میفرستد. خون متناسب با کار قلب بر دیوارهٔ سرخرگها فشار میآورد که درنتیجهٔ آن، قطر سرخرگ بهطور متناوب کم و زیاد میشود. تنگ و گشاد شدن سرخرگها، به صورت موجی در طول سرخرگ به حرکت در میآید. این وضعیت به صورت نبض در نقطههایی از بدن احساس میشود که با استفاده از آن میتوانیم تعداد نبض را اندازهگیری کنیم (شکل زیر)
فعّالیت (صفحهٔ 130 کتاب درسی)
- نبض خود را حداقل در سه نقطة بدن حس و شمارش کنید.
نبض در هر قسمت که سرخرگ از روی استخوان عبور میکند به راحتی لمس میشود: مانند مچ دست راست در امتداد انگشت شست، گیج گاه بالای قسمت انتهایی ابرو، ناحیه داخلی غوزک پا، سمت راست گردن.
- پزشکان به جای استفاده از گوشی برای شمارش ضربان قلب از نبض استفاده میکنند؛ چرا؟
زیرا، نبض جنبیدن رگ در اثر تپش قلب است. با هر تپش قلب بطنها منقبض میشوند و با شدت، خون را از قلب بیرون میرانند و وارد شریانها میکنند. بنابریان تعداد ضربان قلب با نبض یکسان است و میتوان برای شمارش ضربان قلب از نبض استفاده کرد.
- نبض خود و دوستانتان را قبل و بعد از مدتی که دویدید، اندازه بگیرید. چرا نبض در شرایط مختلف متفاوت است؟
وقتی بدن نیاز به خون و اکسیژن بیشتر داشته باشد، کار قلب زیاد شده و تندتر میزند. ورزش، هیجان، عصبانیت و زیاد خوردن غذا کار قلب را بیشتر میکنند و تعداد ضربان قلب را افزایش میدهد.
خون
در بدن ما حدود پنج لیتر خون جریان دارد. خون نوعی بافت پیوندی است که از یک بخش مایع به نام خوناب (پلاسما) و یک بخش یاختهای ساخته شده است. خوناب بخش مایع خون است و از آب، مواد محلول بهویژه قند، نمک و پروتئین تشکیل شده است. یاختههای خونی در خوناب شناورند (شکل زیر).
خون با انتقال مواد، بین دستگاههای متفاوت بدن ارتباط برقرار میکند. همچنین در ایمنی و تنظیم دمای بدن نقش اساسی دارد.
یاختههای خونی
در جدول زیر انواع یاختههای خونی و کار آنها نشان داده شده است.
| نوع یاخته | شکل | کار |
|---|---|---|
| یاختههای قرمز | سکه مانند با وسط فرو رفته | انتقال گازهای تنفسی (${O_2}$ و $C{O_2}$) در خون |
| یاختههای سفید | تقریباً کروی شکل | دفاع از بدن در برابر عاملهای بیگانه مثل میکروبها |
| گِرده (پلاکت)ها | بسیار ریزند و شکل بهخصوصی ندارند. |
دخالت در انعقاد خون هنگام خونریزی جلوگیری از هدر رفتن خون |
فعّالیت (صفحهٔ 131 کتاب درسی)
با استفاده از نمونههای آمادهٔ میتوانید انواع یاختههای خونی را زیر میکروسکوپ ببینید. تهیهٔ این تیغهها از آزمایشگاههای تشخیص طبی آسان است.
اطلاعات جمعآوری کنید (صفحهٔ 131 کتاب درسی)
الف) در مورد تعداد انواع یاختههای خونی تحقیق، و گزارش خود را به کلاس ارائه کنید.
سلولهای خونی شامل: گلبولهای سفید، گلبولهای قرمز و پلاکتها هستند.
گلبولهای سفید که انواع آن با هستههای چند قسمتی به تعداد 6 تا 7هزار، در میلیمتر مکعب خون دیده میشوند.
گلبولهای قرمز مانند سکهای هستند که از وسط فرو رفتهاند و بدون هسته دیده میشوند. تعداد آنها حدوداً 5 میلیون در میلیمتر مکعب خون است.
پلاکتها که کوچکترین سلولهای خونیاند، حدوداً 25 هزار در میلیمتر مکعب خون دیده میشوند.
ب) شکل زیر یک برگهٔ آزمایش خون را نشان میدهد. در این برگه WBC یاختههای سفید و RBC یاختههای قرمز خون را نشان میدهد. موارد دیگر در این برگه چه چیزهایی را نشان میدهند؟
WBC: مخفف سلول سفید خون است. اندازهگیری مقدار گلبولهای سفید خون، یکی از روشهای اصلی برای تعیین وجود عفونت در بدن است. چون این سلولها که جزء سیستم دفاعی بدن هستند، در بیماریهای عفونی و غیر عفونی واکنشهای مختلفی از خود نشان میدهند. شمارش WBC دو جز دارد: یکی مقدار کلی گلبولهای سفید در یک میلیمتر خون و دوم شمارش جزء به جز این سلولها، چون گلبولهای سفید خون پنج نوع مختلف دارند که کم و زیاد شدن هر کدام از این انواع، معنی خاص خود را خواهد داشت. مقادیر طبیعی گلبولهای سفید در بزرگسالان و کودکان بزرگتر از 2 سال، بین 6 تا 7 هزار در هر میلیمتر مکعب خون طبیعی است.