Spis treści

Wprowadzenie

Przeczytaj

Animacja

Sprawdź się

Dla nauczyciela

Krążenie wieńcowe

Wszystkie tkanki naszego organizmu zaopatrywane są w tlen dzięki nieustannemu pompowaniu krwi przez mięsień sercowy. Do swojej pracy narząd ten również potrzebuje tlenu, dlatego też posiada tzw. krążenie wieńcowe, zaopatrujące ściany serca w krew.

Źródło: Pixabay, domena publiczna.

Mięsień sercowy, tak jak każdy inny narząd, do funkcjonowania potrzebuje tlenu i substancji odżywczych. Ze względu na konieczność nieprzerwanej i intensywnej pracy zwykła dyfuzja tlenu z krwi wypełniającej jamy serca do komórek mięśnia sercowego nie byłaby w stanie dostarczyć wystarczającej ilości tego pierwiastka. W celu zapewnienia stałego dopływu krwi do ściany serca w toku ewolucji wykształcił się układ krążenia wieńcowego. Sieć naczyń wieńcowych dostarcza tlen i substancje odżywcze do miocytów serca oraz odprowadza z nich dwutlenek węgla i uboczne produkty metabolizmu.

Twoje cele

- Przedstawisz, w jaki sposób układ wieńcowy wpływa na pracę serca.

- Opiszesz anatomię układu wieńcowego.

- Wyjaśnisz wybrane procesy fizjologiczne krążenia wieńcowego.

Przeczytaj

Dlaczego serce musi korzystać z dodatkowego źródła ukrwienia, skoro ciągle wypełnione jest przepływającą przez nie krwią?

Serce jest narządem, którego ciągła funkcja, jaką jest pompowanie krwi, wymaga sprawnego i wydajnego systemu zasilania w energię w postaci ATP. Choć narząd ten waży średnio 270 g u kobiet i 320 g u mężczyzn, co stanowi jedynie ok. 0,4% masy ciała, zużywa ok. 30 ml tlenu na minutę, czyli prawie 10% tlenu pobranego podczas wymiany gazowej w płucach. Porównując zapotrzebowanie serca na tlen z innym intensywnie pracującym narządem – mózgiem, który stanowi 2% masy ciała i zużywa 20%, możemy wyliczyć, że zapotrzebowanie na tlen mięśnia sercowego wynosi 0,1 ml/g/min, natomiast mózgu – 0,06 ml/g/min. Widzimy więc, że stosunkowo niewielki narząd, jakim jest serce, ma ogromne zapotrzebowanie na tlen. Serce wykorzystuje go do oddychania wewnątrzkomórkowego tlenowego, aby zapewnić sobie energię do pracy. Zarówno w stanie spoczynku naszego organizmu, jak i maksymalnej aktywności zapotrzebowanie serca na tlen musi być całkowicie zaspokojone, aby praca serca nie uległa przerwaniu. Zadanie to jest spełniane właśnie przez układ wieńcowy, którego naczynia muszą zaopatrzyć w krew każdy fragment miokardium, a ich dysfunkcja w konsekwencji może powodować bóle, zawał oraz zgon.

Anatomia układu wieńcowego

Na grafice przedstawiono schemat serca z zaznaczonymi naczyniami wchodzącymi w skład krążenia wieńcowego serca. Od aorty wychodzi prawa tętnica wieńcowa, która wraz ze swoimi odgałęzieniami okala prawą stronę serca oraz lewa tętnica wieńcowa, od której odchodzą dwie główne gałęzie: gałąź okalająca oraz gałąź międzykomorowa przednia. Obok gałęzi międzykomorowej przedniej biegnie żyła wielka serca również posiadająca liczne odgałęzienia.

Zasób oparty o element wizualny.

1

2

3

4

5

1

Prawa tętnica wieńcowa

2

Lewa tętnica wieńcowa

3

Gałąź międzykomorowa przednia lewej tętnicy wieńcowej

4

Gałąź okalająca lewej tętnicy wieńcowej

5

Żyła wielka serca

Krążenie wieńcowe serca.

Źródło: Servier Medical Art HEART VASCULARIZATION, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

Naczynia zaopatrujące serce w krew tworzą charakterystyczny wzór, który kojarzył się anatomom badającym ten narząd z wieńcem okalającym głowę. Z tego względu nazwano je wieńcowymi, od łacińskiego słowa corona, czyli „wieniec”. Głównymi naczyniami wchodzącymi w skład układu krążenia wieńcowego są dwie tętnice nasierdziowe, położone w zewnętrznej warstwie serca (nasierdziu). Odchodzą one nad płatkami półksiężycowatymi prawym i lewym od rozszerzonego początku aorty, zwanego opuszką. Od dwóch głównych tętnic wieńcowych odchodzą naczynia, które tworzą liczne, coraz mniejsze rozgałęzienia, sięgające w głąb wsierdzia. Lewa tętnica wieńcowa dzieli się na gałąź międzykomorową przednią i gałąź okalającą, natomiast od prawej tętnicy wieńcowej odchodzą gałąź międzykomorowa tylna i gałąź brzeżna prawa. Ostatnim elementem dostarczającym krew w układzie wieńcowym są tętniczki i naczynia włosowate, które zaopatrują każdy fragment mięśnia sercowego. Na skutek intensywnej pracy komórek mięśniowych serca do krwi trafiają dwutlenek węgla i inne produkty przemian metabolicznych. Odtlenowana krew odprowadzana jest z układu wieńcowego przez żyły wieńcowe do zatoki wieńcowej.

Krążenie wieńcowe odbywa się w bardzo licznych naczyniach. Ilustracja przedstawia model wypreparowanych naczyń wieńcowych z zaznaczeniem zaopatrzenia serca przez lewą tętnicę wieńcową (na czerwono) i prawą tętnicę wieńcową (na żółto). Dzięki tej sieci możliwe jest też powstanie krążenia obocznego, w wyniku zatoru w którymś z naczyń.

Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.

Odmiany anatomiczne tętnic wieńcowych

Większość populacji ludzkiej ma dwie tętnice wieńcowe, które równomiernie zaopatrują mięsień sercowy w krew. Występują też jednak pewne odmiany anatomiczne krążenia wieńcowego. U części osób (szacuje się, że u ok. 15%) lewa tętnica zaopatruje w krew większy obszar serca. W niektórych przypadkach występuje pojedyncza tętnica wieńcowa, która dostarcza krew zarówno do lewej, jak i prawej części serca. Innym wariantem anatomicznym układu wieńcowego może być obecność dodatkowej tętnicy wieńcowej. Występowanie pojedynczej lub dodatkowej tętnicy wieńcowej jest stosunkowo rzadkie (0,6–1,3%) i traktowane jako anomalia rozwojowa.

Grafika przedstawia schemat budowy serca i naczyń wieńcowych. Z górnej części serca wychodzą główne naczynia - aorta układająca się w łuk, żyła główna, żyły oraz tętnice płucne. Ścianę serca unaczyniają liczne cieńsze naczynia. Z aorty po prawej oraz lewej stronie serca wychodzą prawa i lewa tętnica wieńcowa z licznymi odgałęzieniami. Obok lewej tętnicy wieńcowej biegnie żyła wielka serca, której odgałęzienia zbierają krew ze ściany serca.

Zasób oparty o element wizualny.

1

2

3

4

1

Prawa tętnica wieńcowa

2

Lewa tętnica wieńcowa

3

Żyła wielka serca

4

Gałęzie lewej tętnicy wieńcowej

Główne naczynia wieńcowe odchodzą od aorty, następnie stopniowo się rozgałęziają, umożliwiając dotarcie krwi do każdego fragmentu mięśnia sercowego.

Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Tętnica wieńcowa lewa zaopatruje w krew:

Tętnica wieńcowa prawa zaopatruje w krew:

- ściany lewego przedsionka

- ściany lewej komory

- mięśnie brodawkowate komory lewej

- ⅔ przegrody międzykomorowej

- węzeł zatokowo-przedsionkowy u 40% osób

- ściany prawego przedsionka

- ściany prawej komory

- mięśnie brodawkowate komory prawej

- ⅓ przegrody międzykomorowej

- węzeł zatokowo-przedsionkowy u 60% osób

Fizjologia krążenia wieńcowego

Układ wieńcowy ma za zadanie przetaczać krew zgodnie z zapotrzebowaniem energetycznym serca, które ulega ciągłym skurczom i rozkurczom. Fizjologia pracy serca wymaga stałego dopływu substancji odżywczych i tlenu do kardiomiocytów. Ciśnienie perfuzyjne układu wieńcowego związane jest z ciśnieniem w aorcie i ciśnieniem w przedsionku prawym. W obu przypadkach ciśnienia te są praktycznie stałe, co zapewnia stabilność ciśnienia perfuzyjnego w naczyniach wieńcowych. Przepływ wieńcowy uzależniony jest od średnicy naczyń, nacisku wywieranego zewnętrznie na ściany naczyń i od ich tonusu wewnętrznego. Podobnie jak w innych naczyniach układu krążenia możliwa jest regulacja przepływu krwi w wyniku działania układu nerwowego i hormonów, reakcji zachodzących w obrębie śródbłonka oraz działania mięśniówki naczyń krwionośnych. Dzięki tym mechanizmom zapewnione jest względnie stałe ciśnienie wewnątrz naczyń, a drobne naczynia chronione są przed nadmiernym ciśnieniem.

Patofizjologia krążenia wieńcowego

Dzięki bogatej sieci naczyniowej układ krążenia wieńcowego charakteryzuje się pewną tolerancją na zwężenia występujące w głównych naczyniach krwionośnych. Z tego powodu objawy chorób naczyń wieńcowych pojawiają się zwykle stosunkowo późno, gdy opór w naczyniach jest wysoki, a blaszka miażdżycowa często zamyka już światło tętnic w ponad 50%.

Ilustracja przedstawia przybliżenie na tętnicę wieńcową serca. Oznaczono w niej blaszkę miażdżycową. W świetle tętnicy widoczne są czerwone krwinki. Mają one postać owalną, spłaszczoną. Wzdłuż ścianki tętnicy, na niewielkim odcinku widoczne są zgrubienia. Powoduje to zmniejszenie światła tętnicy. Te zgrubienia tworzą blaszki miażdżycowe. Przez takie przewężenie spowodowane zgrubieniem, przepływa mniejsza ilość czerwonych krwinek.

Zasób oparty o element wizualny.

1

1

Blaszka miażdżycowa

Blaszka miażdżycowa zmniejsza światło tętnicy wieńcowej.

Źródło: Scientific Animations , licencja: CC BY-SA 4.0.

Rezerwa wieńcowa

Sprawność pracy serca zależna jest od podaży tlenu docierającego do kardiomiocytów. W ciągu doby mięsień sercowy jest w stanie wyprodukować ok. 5 kg ATP, z czego 80% zużywane jest na skurcz i rozkurcz kardiomiocytów, a 20% służy jako substrat energetyczny dla układu przewodzenia i do zasilania kanałów jonowych oraz dostarczane jest do szlaków metabolicznych zachodzących w sercu. W trakcie wysiłku naczynia układu wieńcowego muszą zaopatrywać w krew szybko i intensywnie kurczące się kardiomiocyty. Pozwala na to tzw. rezerwa wieńcowa. Oznacza to, że zdolność przepływu krwi przez naczynia wieńcowe nie jest maksymalna w trakcie spoczynku i może zostać znacznie zwiększona podczas wysiłku fizycznego. Wynosi ona nawet 300–400% więcej w stosunku do wartości spoczynkowej. Tak duża rezerwa sprawia, że w trakcie maksymalnego wysiłku możliwe jest zaspokojenie podaży tlenu i pozostawienie jeszcze pewnego zapasu. Dzięki temu krążenie wieńcowe u osób zdrowych nie stanowi czynnika ograniczającego maksymalną aktywność fizyczną organizmu.

Słownik

anoksja

niedobór tlenu w tkankach, na skutek zaburzeń krążenia krwi lub niedotlenienia krwi

aorta

(gr. aeiro – dźwigam, unoszę w górę) największa tętnica, odpowiedzialna za odprowadzanie utlenowanej krwi z lewej komory serca

ATP

adenozyno-5′-trifosforan, nukleotyd adeninowy, zbudowany z adeniny, rybozy i trzech reszt fosforanowych; związek wysokoenergetyczny

blaszka miażdżycowa

zmiana występująca w świetle tętnic zbudowana z komórek zapalnych i cholesterolu

ciśnienie perfuzyjne

ciśnienie wywierane przez przepływ płynu ustrojowego przez tkankę lub narząd

dyfuzja

(łac. diffusio – rozlanie) samorzutny proces, którego rezultatem jest mieszanie się materii; dyfuzja towarzyszy procesom fizycznym i chemicznym; jednym z jej rodzajów jest samorzutne, bezładne mieszanie się gazów

ischemia

zmniejszenie przepływu krwi w określonej okolicy ciała; upośledzenie dopływu krwi do tkanki, narządu lub tylko do ich części powstaje w wyniku zwężenia lub zamknięcia tętnic doprowadzających krew; bywa następstwem skurczu tętnic (np. zblednięcie), zmian w ścianie tętnicy (miażdżyca, zapalenie), zatoru w świetle tętnic lub ucisku

kardiomiocyty

komórki mięśnia sercowego

miokardium

mięśniówka serca

nasierdzie

błona surowicza pokrywająca mięsień sercowy (śródsierdzie); nasierdzie jest zbudowane z tkanki łącznej, ściśle przylegającej do śródsierdzia

tonus

napięcie mięśni

wsierdzie

pokryta śródbłonkiem łącznotkankowa błona wyściełająca komory i przedsionki serca

Animacja

Film pod tytułem: ,,Krążenie wieńcowe"

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R13R4i50D0AyVOtwiera się w nowym oknie

Krążenie wieńcowe.

Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film pod tytułem: ,,Krążenie wieńcowe"

Polecenie 1

Wymień funkcje krążenia wieńcowego.

Polecenie 2

Wyjaśnij, jakie konsekwencje dla całego organizmu mogą mieć zaburzenia krążenia wieńcowego.

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.

Układ wieńcowy ma swój początek...

Zaznacz prawidłową odpowiedź.

- powyżej zastawki aortalnej.

- powyżej zastawki płucnej.

- w lewym przedsionku serca.

- w prawym przedsionku serca.

Ćwiczenie 2

Wybierz prawidłowe dokończenie zdania.

U większości osobników w populacji ludzkiej w krążeniu wieńcowym dominuje układ...

Zaznacz prawidłową odpowiedź.

- jednej tętnicy wspólnej.

- dominującej tętnicy wieńcowej.

- dwóch głównych tętnic wieńcowych.

- trzech tętnic wieńcowych.

Ćwiczenie 3

Przyporządkuj podane pojęcia do ich definicji.

Miażdżyca

Zdolność do zwiększenia intensywności przepływu krwi przez naczynia układu wieńcowego w warunkach wzrostu zapotrzebowania na energięPołączony z: Miażdżyca

Rezerwa wieńcowa

Martwica komórek mięśnia sercowego spowodowana ich niedokrwieniemPołączony z: Rezerwa wieńcowa

Zawał

Przewlekła choroba naczyń krwionośnychPołączony z: Zawał

Ćwiczenie 4

Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.

Na poniższej ilustracji podpisz wskazane struktury, przeciągając ich nazwy w odpowiednie miejsce.

UsunŻyła wielka serca     UsunGałęzie lewej tętnicy wieńcowej     UsunPrawa tętnica wieńcowa

Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

Wskaż, które naczynie zaopatruje w krew wymienione fragmenty serca.

Fragment serca

Lewa tętnica wieńcowa

Prawa tętnica wieńcowa

⅔ przegrody międzykomorowej

⅓ przegrody międzykomorowej

węzeł zatokowo-przedsionkowy u 60% osób

mięśnie brodawkowate lewej komory

Ćwiczenie 6

Oceń, czy podane stwierdzenia są prawdziwe czy fałszywe.

Prawda

Fałsz

Naczynia wieńcowe mają swój początek w lewej komorze serca.

Ujście żył wieńcowych znajduje się w prawym przedsionku serca.

Krążenie wieńcowe związane jest z różnicą ciśnień pomiędzy aortą a prawym przedsionkiem.

Najwięcej krwi w naczyniach wieńcowych przepływa podczas skurczu serca.

Ćwiczenie 7

Wyjaśnij, czy krążenie wieńcowe jest częścią małego czy dużego obiegu krwi.

W odpowiedzi wskaż, które elementy anatomiczne wchodzą w skład krążenia wieńcowego, i przyporządkuj je do wybranego obiegu.

Ćwiczenie 8

Rezerwa wieńcowa to zdolność do maksymalnego przepływu krwi przez naczynia wieńcowe. Jest ona 4–6-krotnie większa od przepływu spoczynkowego.

Jakie jest znaczenie rezerwy wieńcowej dla funkcjonowania serca?

Podaj przykład choroby naczyń krwionośnych, która wpływa na rezerwę wieńcową.

Dla nauczyciela

Autor: Anna Juwan

Przedmiot: Biologia

Temat: Krążenie wieńcowe

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa:

Zakres podstawowy

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

V. Budowa i fizjologia człowieka.

4. Wymiana gazowa i krążenie. Uczeń:

10) przedstawia budowę serca oraz krążenie krwi w obiegu płucnym i ustrojowym;

Zakres rozszerzony

Treści nauczania – wymagania szczegółowe

XI. Funkcjonowanie zwierząt.

2. Porównanie poszczególnych czynności życiowych zwierząt, z uwzględnieniem struktur odpowiedzialnych za ich przeprowadzanie.

3) Wymiana gazowa i krążenie. Uczeń:

p) przedstawia budowę serca człowieka oraz krążenie krwi w obiegu płucnym i ustrojowym,

Kształtowane kompetencje kluczowe:

- kompetencje cyfrowe;

- kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;

- kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne (językiem ucznia):

- Przedstawisz, w jaki sposób układ wieńcowy wpływa na pracę serca.

- Opiszesz anatomię układu wieńcowego.

- Wyjaśnisz wybrane procesy fizjologiczne krążenia wieńcowego.

Strategie nauczania:

- konstruktywizm;

- konektywizm.

Metody i techniki nauczania:

- z użyciem komputera;

- ćwiczenia interaktywne;

- analiza animacji;

- gra dydaktyczna.

Formy pracy:

- praca indywidualna;

- praca w parach;

- praca w grupach;

- praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

- komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;

- zasoby multimedialne zawarte w e-materiale;

- tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;

- telefony z dostępem do internetu.

Przebieg lekcji

Faza wstępna:

1. Nauczyciel wyświetla i odczytuje temat lekcji oraz zawarte w sekcji „Wprowadzenie” cele zajęć. Prosi uczniów lub wybraną osobę o sformułowanie kryteriów sukcesu.

2. Odwołanie do wcześniejszej wiedzy. Nauczyciel prosi o przypomnienie informacji na temat naczyń wieńcowych, przedstawionych w e-materiale „Budowa i działanie serca człowieka”.

Faza realizacyjna:

1. Praca z tekstem. Uczniowie przystępują do cichego czytania tekstu zawartego w sekcji „Przeczytaj” i zapisują pięć najważniejszych ich zdaniem kwestii poruszanych w tekście. Następnie w parach porównują swoje wybory. Nauczyciel prosi wybrane pary o podsumowanie swojej pracy.

2. Praca z multimedium („Animacja”). Nauczyciel wyświetla na tablicy interaktywnej lub za pomocą rzutnika multimedium. Uczniowie odczytują polecenie nr 1 („Wymień funkcje krążenia wieńcowego”) i wykonują je w parach. Następnie dzielą się swoimi odpowiedziami na forum klasy.

3. Nauczyciel wprowadza uczniów w treść polecenia nr 2: „Wyjaśnij, jakie konsekwencje dla całego organizmu mogą mieć zaburzenia krążenia wieńcowego”. Uczniowie wykonują je w parach, a następnie porównują swoje rozwiązanie z innym zespołem.

4. Utrwalenie wiedzy i umiejętności. Nauczyciel dzieli klasę na 4-osobowe grupy. Uczniowie rozwiązują ćwiczenia interaktywne od 1 do 5 z sekcji „Sprawdź się”, od najłatwiejszego do najtrudniejszego. Grupa, która poprawnie rozwiąże zadania jako pierwsza, wygrywa.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie rozwiązują ćwiczenie nr 6 (typu „prawda/fałsz”) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie przygotowują podobne zadanie dla osoby z pary: wymyślają trzy prawdziwe lub fałszywe zdania dotyczące tematu lekcji. Uczniowie wykonują ćwiczenie otrzymane od kolegi lub koleżanki.

2. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji i cele zawarte w sekcji „Wprowadzenie”, ocenia pracę uczniów podczas lekcji oraz zadaje im pytania podsumowujące: „W jaki sposób układ wieńcowy wpływa na pracę serca?”.

Praca domowa:

1. Wykonaj ćwiczenia nr 7 i 8 z sekcji „Sprawdź się”.

Materiały pomocnicze:

- Neil A. Campbell i in., „Biologia Campbella”, tłum. K. Stobrawa i in., Rebis, Poznań 2019.

- „Encyklopedia szkolna. Biologia”, red. Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2006.

Dodatkowe wskazówki metodyczne:

- Multimedium zamieszczone w sekcji „Animacja” można wykorzystać w fazie wstępnej zajęć, w celu wzbudzenia zaciekawienia uczniów.

Table of Contents

Wprowadzenie

Przeczytaj

Animacja

Sprawdź się

Dla nauczyciela