Circulația
Circulația este funcția organismelor prin care acestea își asigură transportul substanțelor prin întreg corpul. Este o funcție vegetativă întâlnită de la organismele unicelulare la mamifere.
Circulația la plante
Plantele își asigură vehicularea substanțelor prin corp cu ajutorul sevelor. Seva este o soluție apoasă (adică are ca solvent apa) de substanțe. Soluția apoasă de substanțe minerale extrase de plantă din sol se numește sevă brută. Soluția de substanțe organice (în special glucoză) realizată de plantă prin procesul de fotosinteză se numește sevă elaborată.
Seva brută este transportată prin țesutul conducător lemnos (xilem), iar seva elaborată prin țesutul conducător liberian (floem).
A. Transportul sevei brute: vasele lemnoase sunt tuburi alcătuite din celule suprapuse, celule moarte, goale la interior, dar cu pereții întăriți. Seva brută circulă ascendent, de la rădăcină spre tulpină. Forța care împinge seva brută de-a lungul vaselor lemnoase provine din două surse:
Presiunea radiculară: presiunea pe care o exercită rădăcina asupra solului determină pătrunderea apei în interiorul plantei și împingerea coloanei de lichid din vasele lemnoase (aproximativ ce se întâmplă când apeși un burete pe o peliculă de apă de pe suprafața farfuriei).
Transpirația: la nivelul frunzelor are loc evaporarea apei, fenomen numit transpirație. Plecarea apei sub formă de vapori creează o forță de sucțiune care trage coloana de apă din vasele lemnoase.
B. Transportul sevei elaborate: vasele liberiene sunt formate prin suprapunerea unor celule vii, pline cu citoplasmă. Între aceste celule se află niște site numite plăci ciuruite, astfel încât seva elaborată circulă lent, prin difuziune de la o celulă la alta. Viteza de circulație a sevei elaborate este foarte mică, fapt explicabil prin faptul că difuziunea de la o celulă la alta decurge lent. Sensul de circulație a sevei elaborate este de la frunză (locul de sinteză al glucozei) la celelalte țesuturi ale plantei unde este nevoie de ea. Forța gravitațională joacă un rol în transportul descendent al sevei elaborate.
SÂNGELE
Sângele este cel mai important component al mediului intern, alături de limfă, umoarea apoasă, perilimfă și endolimfă. Mediul intern este reprezentat de fluidele care vehiculează substanțele în interiorul organismului animal.
Sângele este un lichid ușor vâscos, de culoare roșie (albastră la păianjeni și verde la unele moluște) datorită unei proteine speciale numită hemoglobină (hemocianina la păianjeni și clorocruorina la unele moluște). Sângele are ph aproape neutru (până la 7,5), culoare de la un roșu deschis (sângele arterial, oxigenat) la roșu închis (sângele venos, încărcat cu CO2). Volumul sângelui se numește volemie și, la om, reprezintă 7-8% din greutatea corporală. Rolul sângelui este de a transporta gazele respiratorii (oxigen și bioxid de carbon) și substanțele hrănitoare prin tot corpul.
Compoziția sângelui
Sângele are două componente fundamentale:
I. Plasma: este un lichid limpede, ușor opalescent, care reprezintă între 45-60% din volumul sângelui. Compoziția plasmei constă din apă (aproximativ 90% din volum), substanțe organice (cam 9% din volum) și substanțe anorganice (fosfați, cloruri, oxizi). Dintre substanțele organice merită menționate fibrinogenul (cu rol în coagulare), anticorpii (cu rol în apărare) etc.
II. Elementele figurate: sunt celule sau fragmente de celule care plutesc liber în citoplasmă. În funcție de rolul pe care îl au în organism putem deosebi mai multe tipuri de celule:
Hematiile (eritrocitele sau globulele roșii) - sunt celule de formă discoidală, anucleate la om, nucleate la păsări. Conțin un pigment roșu numit hemoglobină, care are atomi de Fe2+ cu rol în fixarea oxigenului și a bioxidului de carbon. Hematiile transportă gazele respiratorii de la țesuturi la organele aparatului respirator și invers. La om numărul de hematii este de 5.000.000 în fiecare mm3 de sânge la bărbat și 4.500.000 în fiecare mm3 de sânge la femeie, iar diametrul hematiilor este de 7,5 μm.
Leucocitele (sau globulele albe) - sunt celule cu nucleu, mari, cu rol deosebit de important în apărarea organismului de agenții infecțioși. Unele se pot deplasa cu ajutorul pseudopodelor, ieșind prin pereții capilarelor (fenomenul se numește diapedeză) și invadează locul infecției pentru a se lupta cu bacteriile, sporii sau alți agenți infecțioși care amenință organismul. Sunt de mai multe feluri: limfocite, monocite, neutrofile, acidofile sau bazofile. La om sunt în număr de 6000 - 8000/mm3 de sânge.
Trombocitele (sau plachetele sanguine) - sunt fragmente de celule care plutesc în citoplasmă și au rol deosebit de important în hemostază (coagularea sângelui). Mecanismul hemostazei este următorul: plachetele sanguine se prind în rețeaua formată de firișoarele de fibrină formând o aglomerare numită trombus (sau cheag de sânge) care este capabil sa acționeze ca un dop asupra vasului de sânge lezat astupând scurgerea de sânge. La om numărul trombocitelor este de aproximativ 300.000/mm3 de sânge.
Transportul gazelor respiratorii
Gazele respiratorii sunt reprezentate de O2 necesar pentru celule și CO2 rezultat în urma oxidărilor de la nivelul fiecărei celule. Aceste substanțe sunt transportate de sânge, mai precis de pigmentul roșu din sânge, de hemoglobină. Hemoglobina este o proteină care posedă o grupare prostetica numită hem și o grupare numită globină. Hemul conține un atom Fe2+ care poate lega atomii de oxigen. Prin legarea hemoglobinei de oxigen rezultă un compus instabil numit oxihemoglobină de culoare roșu-deschis. Prin combinarea hemoglobinei cu CO2 se formează alt compus instabil carbohemoglobina de culoare roșu-închis. Acești compuși instabili depind de presiunea parțială la care se află gazele respiratorii.
În prezența monoxidului de carbon (CO) hemoglobina se transformă în carboxihemoglobină, un compus stabil, care prezintă un pericol deosebit pentru sânge, deoarece blochează hemoglobina și nu mai are cine transporta gazele respiratorii. În aceleași condiții, hemoglobina combinată cu unele medicamente sau droguri devine methemoglobină, cu aceleași efecte nefaste.
SISTEMUL CIRCULATOR
Sistemul circulator este un sistem de vase și conducte prin care circulă sângele. Din punct de vedere al modului de circulație, sistemele circulatorii pot fi deschise (la insecte, moluște) sau închise (pești, tetrapode). Orice sistem circulator are nevoie de un organ care să elibereze o forță motrice, care să pună în mișcare sângele. Acest organ poartă numele de inimă. Un sistem circulator închis are mai multe tipuri de vase de sânge:
artere: sunt vase de sânge care pleacă de la inimă. Se ramifică în arteriole și metaarteriole;
vene: vase care intră în inimă. Provin prin unirea venulelor;
capilare: vase cu diametrul extrem de mic care împânzesc toate țesuturile.
Vom trata în continuare sistemele circulatorii în seria animală:
La celenterate sistemul circulator este comun cu sistemul digestiv și poartă numele de sistemul gastro-vascular. Apa, încărcată cu substanțe nutritive (sau cu prada) este digerată și vehiculată în același sistem de vase, iar ceea ce se vehiculează prin acestea poartă numele de hidrolimfă;
La viermi sistemul circulator este deschis la viermii inferiori, iar la anelide este închis. Râma are un vas ventral și unul dorsal, pe care există cinci umflături pulsatile numite inimi;
La moluște există un sistem circulator alcătuit din vase de sânge și o inimă care împinge sângele prin sistem;
La artropode sistemul circulator este deschis la majoritatea artropodelor, iar lichidul care circulă prin corpul acestor viețuitoare se numește hemolimfă;
La pești sistemul circulator este închis, format din artere și vene care transportă sângele de la și spre branhii. Inima peștilor este situată ventral, pe calea circuitului venos și este alcătuită din două încăperi: un atriu și un ventricul. Prin contracțiile inimii sângele peștelui este împins către branhii pentru a fi oxigenat și apoi se întoarce, de la țesuturi, înapoi la inimă, încărcat cu CO2 pentru a fi, din nou, împins spre branhii.
La tetrapode sistemul circulator este închis și respectă, în mare, următoarea schemă:
Amfibienii au inima tricamerală, formată din două atrii și un ventricul. Reptilele au inima tricamerală, dar în interiorul ventriculului există un perete incomplet, cu excepția crocodililor, la care peretele este complet, astfel încât inima lor este tetracamerală, cu două atrii și două ventricule. La păsări și mamifere inima este tetracamerală, cu două atrii și două ventricule care comunică prin orificii prevăzute cu căpacele numite valve. O imagine comparativă a sistemelor circulatorii poate fi urmărită în imaginea de mai jos: se poate observa destul de ușor că la amfibieni și reptile sângele neoxigenat (de culoare albastră) se amestecă cu sângele oxigenat (de culoare roșie) în interiorul ventriculului, astfel încât aceste animale primesc cu dificultate oxigenul la țesuturi. Acest inconvenient nu mai există la păsări și mamifere, unde sângele neoxigenat este despărțit de sângele oxigenat prin septul (peretele) interventricular care separă ventriculul drept de ventriculul stâng.
Circulația la om
La om (și la toate mamiferele) circulația este închisă și separată, fiind formată din două circuite legate în serie prin inimă. Cele două circuite se numesc circulația mare (sau circulația sistemică) și circulația mică (sau circulația pulmonară). Circulația mare duce și aduce sânge la și de la corp și începe în ventriculul stâng al inimii, de unde sângele oxigenat pleacă prin artera aortă spre corp. În corp sângele cedează O2 și se încarcă cu CO2 și se intoarce la inima, în atriul drept, prin venele cave. Din atriul drept sângele trece în ventriculul drept. Circulația mică duce sângele neoxigenat (încărcat cu CO2) la plămân și aduce sânge oxigenat la inimă. Începe în ventriculul drept de unde sângele neoxigenat este împins în arterele pulmonare și ajunge la plămâni unde cedează CO2 și se încarcă cu O2. De la plămâni sângele ajunge, prin venele pulmonare înapoi la inimă, în atriul stâng. Din atriul stâng sângele oxigenat este împins în ventriculul stâng și se reia circulația mare. Schematic, procesul poate fi urmărit în imaginile de mai jos:
