З. К. Березкина
Строение и работа сердца
Цели урока
Образовательная: изучение строения сердца; формирование у учащихся новых понятий о сердечном цикле и автоматизме работы сердца, представлений об особенностях регуляции сердечных сокращений.
Развивающая: развитие у учащихся общебиологических представлений о взаимосвязи строения и функции сердца.
Воспитательная: формирование научного мировоззрения на конкретных примерах научных открытий, успехов медицины.
Оборудование: разборная модель сердца, таблица с изображением строения сердца, сердечного цикла, карточки-задания, ножницы, клей, фломастеры; магнитофон, компьютер, проектор.
Форма проведения: урок в музее – заочная экскурсия.
Оформление: на доске «Маршрутный лист по экспозиции музея «Кардиология»», эпиграф: «Сердце, подобно жернову, дающему муку, когда засыпано достаточно зерна, но стирающемуся, когда его не подсыпают» (К.Вебер).
Ход урока
I. Мотивационный этап (подготовка к активному восприятию темы)
Раздается звук биения сердца. Учитель читает отрывок из стихотворения Э.Межелайтиса «Сердце».
Что такое сердце?
Камень твердый?
Яблоко с багрово-красной кожей?
Может быть, меж ребер и аортой
Бьется шар, на шар земной похожий?
Так или иначе, все земное
Умещается в его пределы,
Потому что нет ему покоя,
До всего есть дело.
Много литературных произведений посвящено сердцу. Все, наверное, помнят «смелое сердце Данко» из рассказа М.Горького, «Старуха Изергиль»; сказку Гауфа «Холодное сердце». Горячее сердце и холодное, бескорыстное и жадное, отзывчивое, доброе и жестокое, смелое, гордое и злое… Какое оно, мое сердце? Об этом и пойдет речь на нашем уроке, который пройдет в музее.
Маршрутный лист по экспозиции музея «Кардиология» 1. Повторить изученный материал: – кровь, 2. При посещении музея – обратить особое внимание на строение, механизм и регуляцию работы сердца, термины и понятия, достижения в области кардиологии. Оформить опорный конспект. 3. После посещения музея – выполнить творческое задание, оформить методическое пособие. |
Чтобы попасть в музей, нужно получить билет, который выдается только выполнившим задание.
Задание 1 (индивидуальный опрос)
Заполните пропуски.
• Кровь, межклеточное вещество и лимфа образуют … (внутреннюю среду организма).
• Жидкая соединительная ткань – … (кровь).
• Растворенный в плазме белок, необходимый для свертывания крови, – … (фибриноген).
• Плазма крови без фибриногена называется … (сывороткой крови).
• Безъядерные форменные элементы крови, содержащие гемоглобин, – … (эритроциты).
• Состояние организма, при котором в крови уменьшается количество эритроцитов либо содержание гемоглобина в них, – … (анемия).
• Человек, дающий свою кровь для переливания, – … (донор).
• Защитная реакция организма, например против инфекций – … (воспаление).
• Способность организмов защищать себя от болезнетворных бактерий и вирусов – … (иммунитет).
• Ослабленные или убитые микроорганизмы – возбудители заболеваний, вводимые в организм человека для повышения активности иммунной системы, – … (вакцина).
• Белки, вырабатываемые лимфоцитами при контакте с чужеродным организмом или белком, – … (антитела).
• К органам кровообращения относятся … (сердце и сосуды).
• Сосуды, по которым кровь течет от сердца, – … (артерии).
• Мельчайшие кровеносные сосуды, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями, – … (капилляры).
• Путь крови от левого желудочка до правого предсердия – … (большой круг кровообращения).
Задание 2 (групповая работа по проблемным вопросам)
• В одной популярной книге по физиологии образно сказано: «Каждую секунду в красном море миллионы кораблей терпят крушение и опускаются на дно. Но миллионы новых кораблей выходят из гаваней вновь в плавание». Что подразумевается под «кораблями» и «гаванями»? (Корабли – эритроциты, гавани – красный костный мозг.)
• И.П. Павлов сказал: «В организме имеется «чрезвычайная» реакция, при которой организм жертвует какой-то частью для спасения целого». О чем это сказано? (О фагоцитозе.)
• Известно, что за сутки у человека заменяется около 25 г крови. Сколько крови образуется за 70 лет? (Около 640 кг.)
• Рассмотрите микропрепараты крови человека и лягушки. Укажите сходство и различие.
II. Изучение нового материала (рассказ с элементами беседы)
Директор музея. Я рад, что вы заинтересовались экспонатами нашего музея. Наш музей называется «Кардиология». Кардиология – раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики. Образован музей в 2005 г., на базе 8-го класса школы № 5. С музеем вас познакомят наши сотрудники.
Экскурсовод (демонстрация на экране пульсирующего сердца). Прислушайся. Что бы ты ни делал – спал, ел, бежал, – всегда раздается приглушенный, ритмичный стук. Это бьется твое сердце. Сожми свою руку в кулак – ты увидишь, какого оно размера. Сердце представляет собой мышечный орган, который постоянно сокращается и заставляет кровь двигаться по твоему телу.
Сердце расположено в грудной полости за грудиной, от середины сдвинуто несколько влево, масса его около 300 г.
Оно покрыто тонкой и плотной оболочкой, образующей замкнутый мешок – околосердечную сумку, или перикард.
Ученик. Хотелось бы знать, какова роль околосердечной сумки?
Экскурсовод. В околосердечной сумке содержится серозная жидкость, увлажняющая сердце и уменьшающая трение при его сокращениях.
Стенка сердца имеет три слоя. Эпикард – наружный серозный слой, покрывающий сердце (срастается с перикардом). Миокард – средний мышечный слой, образованный поперечнополосатой сердечной мышцей. Каждое мышечное волокно содержит 1–2 ядра, множество митохондрий. Эндокард – внутренний эпителиальный слой.
Давайте разберемся, из чего же состоит сердце. Условно оно делится перегородкой на две половинки: левую и правую. Левая состоит из левого желудочка и левого предсердия. Между ними находится двухстворчатый клапан – у него только две створки (также он называется митральным). Правая половина сердца состоит из правого желудочка и правого предсердия. Они тоже отделены друг от друга клапаном, но этот клапан имеет три створки и поэтому называется трехстворчатым (трикупсидальным). Клапаны открывают и закрывают проход между предсердиями и желудочками, заставляя кровь течь в одном направлении.
Между желудочками и артериями расположены полулунные клапаны, каждый из которых состоит из трех кармашков. Клапаны сердца и сосудов обеспечивают движение крови строго в одном направлении: по артериям от сердца, по венам к сердцу, из предсердий в желудочки.
Внешнее строение сердца
Стенки камер сердца различаются по толщине в зависимости от выполняемой работы. При сокращении стенок предсердия выполняется небольшая работа: кровь подается в желудочки, поэтому стенки предсердий относительно тонкие. Правый желудочек проталкивает кровь по малому кругу кровообращения, а левый выбрасывает кровь в большой круг кровообращения, поэтому его стенки в 2–3 раза толще стенок правого.
В сердце чрезвычайно интенсивно протекают обменные процессы: клетки мышечной ткани содержат множество митохондрий, и ткань хорошо снабжается кровью. Масса сердца составляет около 0,5% от массы тела, при этом 10% крови, выбрасываемой аортой, идет в коронарные или венечные сосуды, питающие само сердце. Аорта (греч.) – «прямая артерия».
Ученик. Что обеспечивает быстрое сокращение камеры сердца?
Экскурсовод. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, за счет чего и обеспечивается быстрое сокращения камеры как единой структуры.
Ученик. Как же работает сердце?
Экскурсовод. Сердце – это неутомимый мотор, который не знает ни выходных, ни праздников, ни каникул. За день сердце сокращается почти 100 тыс. раз, а за 1 ч перекачивает около 300 л крови (демонстрация «сердце – насос»). На один удар сердце затрачивает столько энергии, что ее хватило бы, чтобы поднять груз весом 200 г на высоту 1 м, а за 1 мин сердце могло бы поднять этот груз на высоту 20-этажного дома.
Внутреннее строение сердца
А сейчас рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла.
Сердечный цикл – это последовательность событий, происходящий за время одного сокращения сердца, которое длится менее 1 с. Сердечный цикл состоит из трех фаз.
Во время сокращения (систолы) предсердий, которое длится около 0,1 с, желудочки расслаблены, створчатые клапаны открыты, полулунные закрыты. Сокращение (систола) желудочков длится около 0,3 с. При этом предсердия расслаблены, створчатые клапаны закрыты (сухожильные нити не дают им прогибаться, а крови затекать в предсердие), кровь устремляется в легочную артерию и аорту. Полное расслабление сердца – сердечная пауза, или диастола, – длится около 0,4 с.
Воронежские ученые Ю.Д. Сафонов и Л.И. Якименко определили, что в течение одного сердечного цикла клапаны и сердечная мышца участвуют в 40 последовательных движениях. Оптимальный режим работы сердца: предсердия работают 0,1 с и отдыхают 0,7 с, а желудочки работают 0,3 с и 0,5 с отдыхают.
Самостоятельная работа: заполнить таблицу «Сердечный цикл».
Таблица. Сердечный цикл
Фазы сердечного цикла |
Продолжительность фаз (с) |
Состояние клапанов |
Движение крови |
Сокращение предсердий (систола) |
0,1 |
створчатые открыты, |
предсердие – желудочек |
Сокращение желудочков (систола) |
0,3 |
створчатые закрыты, |
желудочек – предсердие |
Пауза. Расслабление предсердий и желудочков (диастола) |
0,4 |
створчатые открыты, |
вены – предсердие, желудочек |
Задача (для экскурсантов). Человеку 80 лет. Определите, сколько лет отдыхали у него желудочки сердца, считая, что средняя частота биений сердца составляла 70 ударов в одну минуту. (46 лет.)
Ученик. Чем обусловлена высокая работоспособность сердца?
Экскурсовод. Она обеспечивается следующими факторами:
– высоким уровнем обменных процессов, происходящих в сердце;
– усиленным снабжением мышц сердца кровью;
– строгим ритмом деятельности сердца (фазы работы и отдыха каждого отдела строго чередуются).
Ученик. Требования, предъявляемые организмом к сердечно-сосудистой системе, постоянно изменяются. Сердце отвечает на это изменением частоты сокращений. Что же влияет на работу сердца?
Экскурсовод. Вспомним известные нам способы регуляции функций в организме.
Во-первых, это нервная регуляция, а во-вторых – это гуморальная регуляция активности сердца. ЦНС постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. В продолговатом мозге находится центр кровообращения, из которого выходит пара парасимпатических нервов, уменьшающих частоту и силу сокращений. Сильное возбуждение блуждающего нерва вызывает остановку сердца (опыт Гольца). Например, удар в живот может оказаться смертельным; раздражение органов брюшной полости замедляет сердечные сокращения. Из шейного симпатического узла выходят симпатические нервы, учащающие и усиливающие сердечные сокращения. Таким образом, сердце имеет двойную иннервацию: парасимпатическую и симпатическую.
Гуморальная регуляция активности сердца обеспечивается веществами, циркулирующими в крови. Работу сердца тормозят: ацетилхолин, соли натрия, увеличение рН крови. Усиливают работу сердца адреналин (при остановке сердца его вводят прямо в сердечную мышцу), соли калия, уменьшение рН. Влияют на сердечную деятельность гормоны – секреты эндокринных желез: тироксин (щитовидная железа), инсулин (поджелудочная железа), кортикостероидные гормоны (надпочечники), гормоны гипофиза.
Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и составляют единый механизм регуляции сокращений сердца.
Ученик. Почему сердце сокращается даже вне организма?
Экскурсовод. Оно имеет собственный «встроенный» механизм, обеспечивающий сокращение мышечных волокон. Импульсы идут от предсердий к желудочкам. Эту способность сердца ритмично сокращаться без внешних раздражений, а только под влиянием импульсов, возникающих в нем, называют автоматизмом.
Автоматизм обеспечивают особые мышечные клетки. Они иннервированы окончаниями вегетативных нейронов. В этих клетках мембранный потенциал может достигать 90 мВ, что и приводит к генерации волны возбуждения. Изменение этих потенциалов можно зарегистрировать специальной аппаратурой – их запись представляет собой электрокардиограмму.
Таким образом, сердце сокращается (в среднем) 70 раз в 1 мин, 100 тыс. раз в сутки, 40 млн раз в год, и около 2,5 млрд раз в течение жизни. При этом оно перекачивает следующие объемы крови: за 1 мин – 5,5 л, за сутки – 8 тыс. л, за 70 лет – около 200 млн л.
Ученик. Какие важные события были в истории кардиологии в нашей стране?
Экскурсовод. В 1902 г. А.А. Кулябко оживил сердце ребенка через 20 ч после его смерти, а позже проф. С.С. Брюхоненко оживил сердце даже через 100 ч после смерти. В 1897–1941 гг. было проведено 315 операций на сердце. В 1948 г. А.Н. Бакулев провел первую операцию на митральном клапане. В 1961 г. был создан Институт сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. В 1967 г. хирург из Кейптауна проф. Кристиан Барнард впервые провел операцию по трансплантации сердца человеку, а ровно через 20 лет такую же операцию осуществил проф. В.И. Шумаков в СССР.
Обобщение и систематизация знаний
Задание 1. Сопоставьте термины и понятия
Термины
- Перикард.
- Эпикард.
- Миокард.
- Эндокард.
- Артерии.
- Аорта.
- Капилляры.
- Правое предсердие.
- Желудочки.
- Клапаны.
- Сердце.
- Кардиология.
Понятия
- Околосердечная сумка.
- Наружный серозный слой.
- Средний мышечный слой.
- Внутренний слой.
- Сосуды, несущие кровь от сердца, «гладкие воздухоносители», «воздушные жилы».
- Самый крупный артериальный сосуд в теле человека.
- Самые тонкие (от лат. капиллярос – волосяной) кровеносные сосуды.
- Камера сердца (от лат. атриум – передний двор), куда впадают полые вены.
- Отделы сердца, проталкивающие кровь в артерии.
- Образования (от нем. клаппе – крышка, заслонка, закрывание просвета), препятствующие прохождению крови из желудочков в предсердия.
- Главный орган кровеносной системы.
- Раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики.
Задание 2. Тест (взаимопроверка)
Вопросы |
Варианты ответов |
| А. Какие клапаны находятся между желудочками и предсердиями? | 1. Полулунные клапаны |
| Б. Как называются сосуды, по которым движется кровь от сердца? |
2. Артерии |
| В. Какая камера сердца имеет стенки наибольшей толщины? | 3. Усиливают работу сердца |
| Г. Какие клапаны находятся между левым желудочком и аортой, правым желудочком и легочной артерией? | 4. Перикард |
| Д. Как называются сосуды, по которым движется кровь к сердцу? | 5. Три |
| Е. Чему способствуют адреналин и соли калия? | 6. Правый желудочек |
| Ж. Какова роль парасимпатического отдела ЦНС? | 7. Двух- и трехстворчатые клапаны |
| З. Какая камера выбрасывает кровь в легочную артерию? | 8. Уменьшает частоту и силу сокращений |
| И. Чем окружено сердце? | 9. Вены |
| К. Что снабжает сердечную мышцу кровью? | 10. Правая и левая коронарные артерии |
| Л. Сколько отделов в сердце? | 11. Автоматизм |
| М. Каково число фаз в сердечном цикле? | 12. Левый желудочек |
| Н. Как называется фаза сокращения предсердий или желудочков сердца? | 13. Диастола |
| О. Как называется сердечная пауза? | 14. Систола |
| П. Как называется способность сердца ритмически сокращаться? | 15. Четыре |
Ответы: А – 7, Б – 2, В – 12, Г – 1, Д – 9, Е – 3, Ж – 8, З – 6, И – 4, К – 10, Л – 15, М – 5, Н – 14, О – 13, П – 11.
Самостоятельная работа по итогам экскурсии
Творческое задание: оформление и защита методического пособия «Сердце человека».
Подведение итогов
Домашнее задание
Изучить материал о строении и работе сердца в учебнике, решить задачу.
Задача. Известно, что сердце человека сокращается в среднем 70 раз в 1 мин., при каждом сокращении выбрасывая около 150 см3 крови. Какой объем крови перекачивает ваше сердце за 6 уроков в школе?
Ответ: 2835 л.