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COLEGIO MERCEDES MARÍN DEL SOLAR CIENCIAS NATURALES NIVEL 8 BÁSICO SISTEMA CIRCULATORIO Todas las células necesitan recibir oportunamente los principios nutritivos y el oxígeno para poder realizar sus funciones vitales. Del mismo modo, deben eliminar las sustancias tóxicas que resultan del metabolismo celular. Nosotros tenemos una organización estructural que asegura el aporte de nutrientes. Este conjunto de órganos y tejidos conforman el sistema circulatorio. Sistema Circulatorio Es el conjunto de tejidos y órganos que permiten la circulación de sustancias nutritivas, hormonas y desechos metabólicos a las distintas células del cuerpo. Organización del Sistema Circulatorio El sistema circulatorio se constituye en 2 subsistemas: el sistema cardiovascular y el sistema linfático. I.- ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR: Cada componente del sistema cardiovascular cumple funciones precisas que, integradas con las demás, hacen posibles los procesos vitales del ser humano. La sangre es el medio de transporte de sustancias químicas, los vasos sanguíneos representan los conductos por los que este fluido puede llegar a todas las células del cuerpo; el corazón es la bomba que impulsa la sangre a través de los vasos sanguíneos. Componentes del Sistema Cardiovascular El sistema cardiovascular de todos los vertebrados es básicamente el mismo: una bomba propulsora, un sistema de vasos comunicados y un fluido que circula a través de ellos. 1 1.- LA SANGRE Es un tejido líquido, formada por el plasma y tres tipos de elementos figurados o células sanguíneas: glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Una gota de sangre contiene aproximadamente unos 5 millones de glóbulos rojos, de 5.000 a 10.000 glóbulos blancos y alrededor de 250.000 plaquetas. La sangre es de color rojizo y consistencia viscosa; unas 4,5 veces más densa que el agua. Su pH es ligeramente básico (pH 7,36). Este tejido equivale al 8% de la masa corporal, es decir, una persona que pesa 70 Kg. tiene alrededor de unos 5,6 L de sangre. Función: transporte de sustancias nutritivas, de desecho, hormonas y gases, desde y hacia las células de todo el organismo, razón por la que se encuentra en estrecha relación con todos los sistemas: digestivo, respiratorio, excretor, endocrino y nervioso. Componentes de la sangre: A) PLASMA: Componente líquido de la sangre representa el 55% del volumen sanguíneo total; de color amarillento. Formado por: Agua (90%) y sustancias disueltas de naturaleza orgánica e inorgánica (10%). Sustancias inorgánicas , como el oxígeno, CO2, cloruro de sodio, potasio y calcio y sustancias orgánicas, como la glucosa, ácidos grasos, aminoácidos. Las sustancias orgánicas han sido absorbidas en las vellosidades intestinales a través de los vasos sanguíneos, de esta forma se evidencia la integración funcional que existe entre el sistema digestivo y circulatorio. En el plasma sanguíneo es posible encontrar proteínas plasmáticas como por ejemplo: Albúmina: participa en la mantención del volumen de agua- transporte de lípidos Globulinas: participa en el mecanismo de defensa del organismo. Fibrinógeno: participa en la coagulación sanguínea. PLASMA Si se deja en reposo una muestra de sangre de una persona, al cabo de minutos se observa que se separa en 2 partes: el plasma y los elementos figurados ELEMENTOS FIGURADOS B) ELEMENTOS FIGURADOS son el segundo componente celular de la sangre. Los elementos figurados son: GLÓBULOS ROJOS Ó ERITROCITOS GLOBULOS BLANCOS Ó LEUCOCITOS PLAQUETAS O TROMBOCITOS 2 GLÓBULOS ROJOS Ó ERITROCITOS Las células más especializadas y abundantes del cuerpo. Con forma de disco bicóncavo, miden entre 7 y 8 micrones de diámetro. No poseen núcleo. Tienen una proteína llamada hemoglobina, quien es la encargada de llevar el oxígeno a todas las células del cuerpo. Se originan en la médula ósea roja de los huesos (porción central de huesos largos costillas y esternón). Pueden vivir 120 días, luego son destruidos en el bazo y el hígado. En la especie humana, la cantidad normal de glóbulos rojos oscila entre 4 y 5 millones por mm 3 . Sin embargo esta cantidad varía según el sexo, la edad, el peso y el lugar geográfico en que habita la persona. Los eritrocitos pueden modificar su forma y desplazarse dentro de delgados y estrechos vasos sanguíneos. Sin embargo, no pueden abandonarlos para entrar en contacto directamente con los tejidos. Carecen de medios propios para desplazarse, por lo que flotan en la corriente sanguínea que los arrastra hasta los diferentes sectores del cuerpo. La sangre y en particular los glóbulos rojos, deben su color a la presencia de la HEMOGLOBINA, una proteína de color rojo oscuro, capaz de reunir moléculas de oxígeno y transportarlas a todas las células de cuerpo. Contiene un grupo Hemo, donde aloja al hierro El 98% del oxígeno es transportado por la acción de los eritrocitos, el 2% restante viaja disuelto en el plasma. Cuando la hemoglobina se combina con el oxígeno recibe el nombre de oxihemoglobina y cuando se une al CO2 se llama carbaminohemoglobina ADAPTACIÓN A LA ALTURA Cuando un individuo que normalmente habita a nivel del mar asciende a la altura sufre una serie de mecanismos de climatización. Estos mecanismos se ponen en marcha ya a partir de los 3.000 metros, e intentan compensar el descenso del oxígeno ambiental y con eso su transporte. Aumenta la secreción de eritropoyetina, al cabo de pocas horas del ascenso Aumento de la hemoglobina al cabo de 5-7 días Aumento de la viscosidad sanguínea. La coagulación está también alterada, con aumento del fibrinógeno, disminución de la actividad fibrinolítica, y secuestro de plaquetas en el tejido pulmonar, que hace que su número descienda en los primeros 4 días hasta un 10% de la cifra inicial. 4 3 GLOBULOS BLANCOS Ó LEUCOCITOS Son células con núcleo y con organelos: Presentan mayor tamaño que los eritrocitos, pero su abundancia es menor (10.000 / cc sangre) A diferencia de los glóbulos rojos pueden migrar al líquido intersticial. Los estudios establecen que en la sangre hay un leucocito, por 700 Glóbulos rojos. Los tiempos de vida varían desde algunas horas, hasta meses y años. Cuando una sustancia extraña o un microorganismo ingresa al cuerpo se produce una reacción conocida como Quimiotaxis, secreción de sustancias químicas que atraen a los Glóbulos blancos a la zona infectada. La forma en que los leucocitos pasan constantemente a través de los capilares es un movimiento llamado diapédesis Esto consiste en la emisión de propagaciones de la membrana celular y de su contenido citoplasmático, de manera que se origina una estructura similar a un pie. Esto le permite desplazarse fuera del vaso sanguíneo y entrar en contacto con los tejidos. GRANULOCITOS AGRANULOCITOS Clasificación de los Leucocitos Neutrófilos Participan en la respuesta inmune. Son fagocitadores. Eosinófilos Participan en la respuesta inmune contra parásitos. Basófilos Participan en los procesos inflamatorios. Linfocitos Participan en la respuesta inmune. Producen anticuerpos. Monocitos Participan en la vigilancia inmune. Son fagocitadores. (Macrófagos) Fagocitosis 4 La imagen muestra las propiedades que poseen de los glóbulos blancos en la defensa del organismo Diapédesis, Quimiotaxia, Movimiento ameboide y Fagocitosis PLAQUETAS O TROMBOCITOS Son fragmentos de células de gran tamaño llamadas megacariocitos contienen solo citoplasma. El tiempo en el torrente sanguíneo es de aprox.10 días. Su principal función es evitar la pérdida de sangre por hemorragias, de manera que pueda conservarse constante el volumen sanguíneo. Las plaquetas son pequeños trozos pegajosos de material celular que ayudan a evitar las hemorragias y forman un coágulo de sangre cuando se produce un corte o ruptura de un vaso sanguíneo. En la fotografía se puede apreciar una ampliación de un grupo de plaquetas, vistas a través de un microscopio electrónico. Para producir plaquetas, la célula madre se transforma en una fábrica de células llamada megacariocito. Ésta es una enorme célula con muchos núcleos, que nunca sale de la médula ósea, pero produce muchos fragmentos pequeñísimos. Esos fragmentos son las plaquetas, pequeños trozos de citoplasma, o material celular. Las plaquetas salen de la médula ósea para circular libremente en el torrente sanguíneo. Normalmente tienen un aspecto redondeado y liso, pero cuando se activan para conectarse unas con otras producen unas salientes puntiagudas y sus bordes se hacen rugosos. Cuando, debido a una herida, se produce una ruptura en la pared de un vaso sanguíneo, las plaquetas reaccionan adhiriéndose al corte y, en cuestión de minutos, producen un tapón provisorio que detiene la pérdida de sangre. Las plaquetas también atraen una proteína presente en la sangre, la fibrina, y la usan para formar una densa red en la que atrapan glóbulos rojos y rápidamente forma un coágulo De qué manera actúan -Las plaquetas obstruyen físicamente el vaso sanguíneo dañado. -Liberan distintas proteínas que actúan como mallas moleculares, que atrapan células sanguíneas y forman un tapón o coagulo. De esta manera se cierra la herida. Este mecanismo se llama Coagulación Sanguínea y ocurre cada vez que se produce una herida. COAGULACIÓN En el ser humano la salida de sangre se evita mediante una sucesión de reacciones químicas por las cuales se forma un coágulo sólido, con el fin de obturar la salida... La coagulación esencialmente es una función del plasma y no de los elementos figurados, comprende la transformación de una proteína plasmática, el fibrinógeno, en fibrina. El mecanismo de la coagulación es muy complejo, por la intervención de diferentes sustancias del plasma, de influencia mutua en tres series de reacciones. En las dos primeras se produce una enzima, necesaria para la sucesiva. 5 El primer paso es la producción de tromboplastina, se inicia cuando se corta un vaso sanguíneo. Los tejidos traumatizados liberan una lipoproteína llamada tromboplastina, que actúa produciendo protrombinasa, enzima que cataliza el segundo paso. La protrombinasa cataliza una reacción en la que la protrombina, se disocia en varios fragmentos, uno de los cuales es la trombina. Finalmente la trombina actúa como una enzima que convierte al fibrinógeno a fibrina activa. La red de filamentos de fibrina atrapa glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas, formando un coágulo. Para producir algunos de estos intermediarios se requiere Calcio. En condiciones normales existe un delicado equilibrio que impide que se formen coágulos intravasculares y que destruyen a los que, eventualmente, se forman. Uno de los anticoagulantes naturales es la Heparina (siendo un polisacárido fabricado por los mastocitos que se encuentran en abundancia en los Tejidos Conjuntivos). La formación de un coágulo al interior de un vaso no dañado podría ocasionar la obstrucción del mismo, trastorno conocido como Trombosis. Cuando uno de estos trombos se desprende desde las paredes de algún vaso, el coágulo en movimiento se nombra Émbolo, el cual es causante de cuadros clínicos denominados embolias, principalmente a nivel pulmonar. 6 2.- EL CORAZÓN ANATOMÍA CARDÍACA Órgano muscular y hueco, de forma cónica, cuyas contracciones periódicas mantienen la circulación sanguínea en organismos vertebrados como el hombre. Se ubica en la cavidad torácica, entre los 2 pulmones, levemente desplazado a la izquierda alojado en el Mediastino. Descansa sobre el diafragma. La circulación podría realizarse por la acción de la fuerza de gravedad, pero ésta no es suficiente, por lo tanto, la circulación debe ser ayudada por el impulso que causa el corazón. En la vida late un promedio de 2500 millones de veces, bombeando unos 300 millones de litros de sangre. Organización y Estructura del Corazón Formado por 3 capas de tejido, que de afuera hacia adentro son: Pericardio: reviste al corazón con una doble capa. Miocardio: fibras musculares, acá reside la capacidad contráctil. Endocardio: la mas interna y delgada Corazón y Cavidades y conductos. Tiene 4 cavidades: Aurículas : 2 “arriba” (derecha e izquierda) Tienen paredes delgadas y reciben sangre de las venas Ventrículos: 2 “abajo” (derecho e izquierdo) Tienen paredes gruesas y expulsan la sangre del corazón a las arterias. Las cavidades se encuentran separadas por el tabique interaurículoventricular A la aurícula derecha llegan 2 venas llamadas Venas Cavas (la superior y la inferior). A la aurícula izquierda llegan las 4 Venas Pulmonares . Del Ventrículo derecho sale la Arteria Pulmonar. Del Ventrículo izquierdo parte la arteria aorta Las aurículas o atrios, sus contracciones envían sangre a los ventrículos los que impulsan sangre hacia todo el cuerpo. La sangre que retorna desde los tejidos corporales constituye el llamado retorno venoso que penetra en la aurícula derecha a través de dos grandes venas, las venas cavas superior e inferior. La sangre que retorna de los pulmones entra en la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares. Las aurículas se dilatan cuando reciben la sangre, luego, ambas aurículas se contraen simultáneamente, haciendo que la sangre penetre en los ventrículos a través de válvulas abiertas. Luego, los ventrículos se contraen simultáneamente, las válvulas que se encuentran entre las aurículas y los ventrículos se cierran por la presión de la sangre en los ventrículos. El ventrículo derecho impulsa la sangre desoxigenada hacia los pulmones mediante las arterias pulmonares; el ventrículo izquierdo impulsa la sangre oxigenada hacia la aorta. Desde la aorta, la sangre se distribuye a los distintos tejidos corporales pero también ingresa, luego de ramificarse, al sistema coronario, que es el circuito vascular que irriga al propio tejido cardíaco (circulación coronaria) el corazón de todos los vertebrados presenta válvulas capaces de abrirse o cerrarse, permitiendo o no el paso de sangre según la diferencia de presiones sanguíneas entre las cámaras que separan. 7 Las válvulas auriculo-ventriculares separan a las aurículas de los ventrículos: la válvula mitral o bicúspide (izquierda) separa la aurícula izquierda del ventrículo izquierdo y la válvula tricúspide (derecha) separa la aurícula derecha del ventrículo derecho. Las válvulas semilunares o sigmoideas ubicadas a la salida de los ventrículos. CICLO CARDÍACO: dura 0,8 segundos, abarca el intervalo que hay entre el inicio de una contracción y la siguiente. El movimiento de contracción se denomina sístole, el cual logra impulsar la sangre hacia el cuerpo. El período de relajación se denomina diástole, la que facilita la entrada de sangre al corazón. . 1.Diástole Auricular Se llenan las 2.-Sístole Auricular (diástole aurículas derecha e izquierda con sangre que viene de los órganos (pobre en oxígeno). Ingresa por la aurícula derecha. La aurícula izquierda recibe sangre que ha sido oxigenada por los pulmones ventricular) La contracción de ambas aurículas impulsa la sangre hacia los ventrículos relajados. Acá se abren las válvulas, para que entre sangre a los ventrículos 3.- Sístole Ventricular Los ventrículos se contraen e impulsan la sangre hacia los órganos AUTOMATISMO CARDÍACO Con la expresión automatismo cardíaco nos referimos a una propiedad del corazón que lo distingue de todos los demás músculos, y que es la de seguir contrayéndose durante un tiempo después que ha sido privado de sus nervios. El músculo tiene la capacidad de conducir un impulso eléctrico. Las señales internas se difunden rápidamente de una fibra muscular a otra. Su especializado sistema de conducción está formado por cuatro componentes básicos: el nodo sino auricular, las fibras internodales, el nodo aurículoventricular y el haz aurículoventricular o haz de His: 1.- Nodo sinoauricular (S-A). Es una pequeña masa de tejido muscular cardíaco especializado. Se ubica en la porción superior de la aurícula derecha, cerca del orificio de apertura de la vena cava. Este tejido muscular se caracteriza por su capacidad de autoestimularse y provocar la propia contracción. Por esta capacidad se le suele denominar como el "marcapaso" cardíaco. La señal de contracción generada en el nodo S-A hace que el corazón lata entre 70 a 80 veces (pulsaciones) por minuto. La onda de contracción se propaga luego hacia el resto de la aurícula derecha y a toda la aurícula izquierda con una velocidad aproximada de 0,3 m/s, provocando la contracción auricular. 2.- Fibras internodales. Estas fibras, ubicadas en las paredes musculares de la aurícula derecha, son las encargadas de transmitir la onda de contracción generadas en el nodo S-A, hacia el nodo aurículoventricular (A-V). Su nombre se debe, justamente, a la ubicación entre los nodos, que posibilita su contacto funcional. 8 3.- Nodo aurículoventricular (A-V). Se encuentra en la aurícula derecha, cerca de su base. Este tejido especializado tiene por función provocar un leve retraso en la propagación de la onda de contracción hacia los ventrículos. Esto es importante porque asegura que las aurículas completen su contracción y vacíen la sangre contenida antes que los ventrículos se contraigan. En caso de que el "marcapaso" deje de funcionar este nódulo es capaz de hacer latir el corazón a un ritmo de 40 a 60 latidos por minuto. Luego una onda de contracción abandona el nodo A-V y es transferida hasta un conjunto de células musculares especiales, llamadas fibras de Purkinje. Éstas se agrupan en una masa llamada haz auriculoventricular o haz de His. 4.- Haz aurículoventricular o haz de His. Tiene por función acelerar hasta seis veces la velocidad de conducción de la onda de contracción (unos 4 m/s). De este modo las fibras de Purkinje aseguran una transmisión rápida y simultánea de la onda de contracción hacia ambos ventrículos. El haz de His es capaz de estimular por sí solo, la contracción del corazón a un ritmo de 15 latidos por minuto. Finalmente, las fibras del haz de His descienden hacia el tabique interventricular y luego se dividen en dos grandes brazos, llamados rama izquierda y rama derecha del haz, que originan otras de menor tamaño cada vez. Estas transfieren la onda de contracción a los ventrículos. La capacidad de contracción y relajación del corazón se debe a grupos celulares especializados llamados nodos, que generan las ondas de contracción En los mamíferos, el latido se inicia en el nodo senoauricular de la aurícula derecha. El impulso se difunde en forma de oleada por todas partes de las aurículas, con lo que estas dos cámaras entran en sístole. Después, la transmisión se vuelve más lenta conforme el impulso viaja hacia el nodo auriculoventricular (AV), otro nodo especializado. La diseminación de los impulsos a lo largo de las fibras del nodo auriculoventricular impone una demora de más de 0,1 segundos lo cual asegura que la sístole auricular termine antes de que inicie la contracción ventricular. Luego el impulso en el nodo auriculoventricular se ramifica a través de un haz de fibras denominado fascículo haz de Hiss. Estas fibras llamadas fibras de Purkinje salen del fascículo auriculoventricular llevando con rapidez el impulso hacia todas partes de los ventrículos. En condiciones normales, el corazón entero late de modo coordinado y la sangre se mueve ordenadamente a través de él. No obstante, si el corazón se daña por falta de oxígeno o por causas mecánicas, las fibras individuales comienzan a latir en forma caótica y desordenada. Este fenómeno se llama fibrilación. Si esto no se corrige con rapidez mediante la aplicación de una descarga eléctrica externa, sobreviene la muerte 3.- VASOS SANGUINEOS: Conjunto de conductos especializados en el transporte de la sangre y sustancias contenidas en ellos, desde el corazón al cuerpo y viceversa. Se reconocen 3 clases principales de vasos sanguíneos: Arterias, Venas y Capilares. Tanto las arterias como las venas se ramifican para originar vasos de menos calibre, llamados arteriolas y vénulas, respectivamente. Las arteriolas son las encargadas de llevar sangre a órganos y tejidos del cuerpo. Desde las arteriolas la sangre pasa a los capilares, vasos delgados que están en estrecho contacto con las células. Luego la sangre pasa hacia las vénulas, la transportan a las venas, las cuales se encargan de retornar al corazón la sangre que pasó nutriendo órganos y tejidos del cuerpo. Las paredes de arterias y venas se encuentran formadas por 3 capas, desde fuera hacia adentro son: Túnica externa ó Adventicia: Formada por fibras elásticas (se dilata y contrae). Túnica media: Formada por músculo liso y fibras elásticas Túnica íntima: Posee delgado conjunto 9 ARTERIAS Conducen la sangre desde el corazón a los órganos y tejidos del cuerpo. Transportan sangre oxigenada, con excepción de las arterias pulmonares. Algunas de las arterias más importantes son: la aorta, las pulmonares, la carótida, la subclavia, la celíaca, la mesentérica, la renal, la ilíaca y la femoral. Arteriolas derivadas de las arterias, con la misma estructura básica. Llevan la sangre desde las grandes arterias, hasta los capilares. Por las arterias circula aproximadamente un 18% de la sangre que sale del corazón. Las gruesas paredes elásticas de las arterias, permiten mantener el flujo sanguíneo a una presión uniforme. Su diámetro promedio es de 0,4 cm, y la sangre circula a una velocidad de unos 5 cm/s. Arterias como la aorta alcanzan un diámetro de unos 3,4 cm, y la velocidad de flujo sanguíneo alcanza los 40 cm/s. CAPILARES Vasos sanguíneos muy delgados, encargados del intercambio de nutrientes, sustancias de desecho y gases respiratorios con las células. Constituidas por solo una capa de células. Poseen solo la capa íntima. Están distribuidos por todo el cuerpo. Cada capilar mide aproximadamente 0, 01 mm de diámetro. En ocasiones son más estrechos que el tamaño de los glóbulos rojos. Dado su reducido espesor permiten el intercambio de sustancias entre las células y la sangre. Tanto plasma como iones pueden atravesar el capilar, pero las grandes macromoléculas como las proteínas no. Al separarse tan poco de las células, va a permitir el intercambio de nutrientes, gases y sustancias de desecho VENAS Conducen la sangre desde lo Distintos órganos y tejidos Hasta el corazón. Transportan sangre pobre en oxígeno ó desoxigenada, excepto las venas pulmonares. Sus paredes son más delgadas y menos elásticas que las arterias. En las Venas con un diámetro mayor a 2 mm, hay válvulas que evitan que la sangre retroceda una vez que ha pasado por ellas, éstas son las válvulas semilunares. Por las venas circula aproximadamente un 64% de la sangre sistémica. La sangre que transportan lleva una presión muy baja, en ocasiones casi nula, lo que dificulta su retorno al corazón. La presencia de las válvulas semilunares y la contracción de los músculos vecinos facilitan el retorno venoso. En la estructura interna de una vena, la capa muscular esta menos desarrollada que en las arterias de calibre similar. Al pasar los años las arterias disminuyen su diámetro, a causa de la acumulación de sustancias grasas sobre sus paredes internas, fenómenos conocido como Aterosclerosis. En algunos casos estos depósitos pueden originar infartos cardíacos, trombosis cerebral y endurecimiento de las arterias, alteración llamada Arteriosclerosis. Los Vasos Sanguíneos: Un Continuo. La sangre que transportan y distribuyen los vasos sanguíneos debe alcanzar a todas las células. Por este motivo las grandes arterias se van ramificando en arterias de menor diámetro, arteriolas y finalmente vasos capilares. Luego la sangre debe retornar al corazón, transportada por vasos de mayor calibre. Desde los capilares es transferida hasta las vénulas, que la entregarán a las venas para hacerla llegar finalmente al corazón. Los capilares forman redes complejas que facilitan el intercambio de sustancias con las células. El tamaño de estas redes es tan grande que si los 10.000 millones de capilares que existen en el cuerpo se pusieran en línea, alcanzarían una extensión de 96.500 km, aproximadamente 22 veces la longitud de nuestro país. Podemos decir finalmente que el sistema cardiovascular está formado por un conjunto cerrado de vasos que transportan la sangre. La continuidad que existe entre arterias, capilares y venas asegura la función de distribución y retorno de sangre. 10 Cuadro comparativo entre venas y arterias. ARTERIAS VENAS Nacen del corazón y llegan a los capilares. Nacen de capilares y llegan al corazón. Alta presión sanguínea, en heridas, la sangre sale violentamente del vaso. Baja presión, en heridas, la sangre sale lentamente del vaso. Se ubican profundamente. Se ubican superficialmente. Paredes gruesas y elásticas. Paredes delgadas y poco elásticas. Se puede apreciar el pulso. Imposible apreciar el pulso. En caso de heridas, debe atarse sobre la ruptura. En caso de heridas, debe atarse por debajo de la ruptura. 11 12