מאת: עדי מרקוזה הס
הוצאת רכס
ישראל, 2017
משרדה חינוך - באישור אגף ספרי לימוד
אישור מס': 4474
אושר בתאריך: 7/9/2017
עמודי דפוס 7-268
העתיקה: אורלי שרף
הספריה המרכזית לעיוורים
תל-אביב, ישראל, 2020
מספר סידורי: 54934
העתקה או העברה של העותק המותאם בניגוד להוראות חוק התאמת יצירות, ביצועים ושידורים לאנשים עם מוגבלות התשע"ד - 2014, מהווה הפרה של זכות יוצרים.
*7*
*7*
אתם מחזיקים בידיכם ספר חדש. זה מפתיע אתכם?
יש מי שחושבים שכבר אין צורך לכתוב היום ספרי לימוד. מספרים לכם, לכולנו, שכל הידע נמצא באינטרנט. במובן מסוים, זה נכון. כל שם של איבר בגוף שתקלידו במנוע חיפוש, יקפיץ לכם אתרים רבים שמספרים על האיבר הזה, וגם מראים אותו בצילומים ובאיורים. אם תכתבו שם של תהליך שמתרחש באיבר הזה, גם אז תקבלו המון מידע, בהמון אתרים.
השאלה היא, איך כל המידע הזה יכול לשרת אתכם? איך תדעו על אילו אתרים אתם יכולים לסמוך? כמה מהאתרים שאתם רואים בתוצאות החיפוש, מכילים חומר שכתבו תלמידים כמוכם, בבתי ספר אחרים? כמה מהם מציגים מידע ברמה שמתאימה לכם?
אתם נכנסים גם לאתרים לימודיים שמתוכננים מראש בשבילכם. יש שם מצגות, שאלות ותשובות. אתם מוצאים שם את כל מה שמעניין אתכם?
"אתר" הוא מלה נרדפת ל"מקום". אתם "גולשים" באתרי אינטרנט, שהם "מקומות" ברשת הכלל- עולמית. כל אתר מציג את המידע שיש בו בצורה מסוימת, בסגנון מסוים. הספר הוא מקום אחר. הוא מציג לכם את גוף האדם כסיפור שלם. כל חלק בסיפור קשור לכל החלקים האחרים, וכולם כתובים באותה שפה. לא כל אחד אוהב לקרוא סיפורים, אבל סיפורים על הגוף שלכם יכולים להיות מעניינים. אין אלה סיפורים סתם. הידע הוא ידע מדעי שעבר בדיקה יסודית. הוא גם מותאם לרמת הלימוד שלכם. הסיפור שבספר אינו מנותק מהעולם. כמובן שהוא מפנה אתכם לאתרים ולסרטונים ברשת. חשוב רק שתדעו, שכל האתרים נבדקו כדי לוודא שהם עומדים בדרישה שלנו להצגת מידע אמין ומדויק.
בספר אנחנו מראים לכם איך כל המערכות בגופכם מתואמות ביניהן. למשל, איך תהליכים שמתרחשים בלב קשורים למה שמתרחש בריאות, או איך הזרימה של הדם מתחת לעור קשורה למצב הכללי של הגוף - אם הוא במנוחה או אולי מבצע מאמץ קשה.
חשבנו עליכם בעת כתיבת הספר. תמצאו בו התייחסות לדברים שמעסיקים היום אנשים בגילכם, כמו השאלה אם עדיף להיות צמחוני, למשל. או מה ההשלכות של השתלת איברים. יש בספר משימות שמזמינות אתכם לעבוד עם חברים, להתווכח, לחפש מידע ביחד ולבדוק טענות ונימוקים. הספר נכתב בתקווה שהוא יגרום לכם לחשוב על הגוף שלכם קצת יותר לעומק, להעריך את המורכבות שלו, ולהתרשם מההתאמות המיוחדות של מערכות הגוף שלכם לביצוע התהליכים הרבים מספור שמתקיימים בהן - תהליכים שהודות להם הגוף השלם הוא גוף חי, אדם חי. כמו שמקובל בספרי לימוד, יש בספר שאלות ומשימות, וכל פרק מסתיים בסיכום ובשאלות לחזרה. אנו ממליצים שתיעזרו בסיכום ובשאלות כדי לוודא שאתם מבינים וזוכרים את הסיפור המסופר בכל פרק.
*8*
(עמוד ריק)
*9*
*9*
*9*
נעיף מבט לעבר. השאלה הזאת נחשבה לאורך דורות לשאלה דתית או פילוסופית, אך לא מדעית. אבל במאה ה-19, לאחר שהצטברו כמויות מידע עצומות מכל רחבי העולם על בעלי חיים, על צמחים ועל מיקרואורגניזמים, החלה השאלה הזו להטריד כמה מגדולי החוקרים.
קלוד ברנר, הרופא והחוקר הצרפתי שחי בשנים 1818-1878 כתב בשנות ה-50 של המאה ה-19 את הדברים האלה:
"הגוף החי, אף שהוא זקוק לסביבתו, במידה מסוימת הוא עצמאי ביחס אליה. העצמאות הזו של האורגניזם בתוך סביבתו החיצונית נובעת מהעובדה שהרקמות שנמצאות בתוך היצור החי, אינן נמצאות במגע ישיר עם השפעות חיצוניות; הן גם מוגנות על-ידי סביבה פנימית שנוצרת בעיקר על-ידי הנוזלים הזורמים במחזור בגוף.
קביעותה של הסביבה הפנימית היא התנאי לחיים חופשיים ועצמאיים. הקביעות אפשרית הודות לפעולתו של מנגנון, המבטיח שכל התנאים בסביבה הפנימית, החיוניים לחיים, יישמרו כפי שהם".
(הערה: קלוד ברנר מדבר על "קביעות" של הסביבה הפנימית בגוף. היום אינם מדברים על קביעות, אלא על יציבות: הסביבה הפנימית אינה קבועה, אך היא יציבה. ההבדל יוסבר בהמשך.)
1. מצאו מילים בתרגום דבריו של קלוד ברנר שאינן מובנות לכם. חפשו פירושים, ודאו שאתם מבינים למה התכוון, וכתבו את מה שהבנתם.
2. מה הם הדברים החשובים ביותר בעיניכם, שלדעתכם מגדירים אתכם כיצורים חיים? כל חבר צוות יכתוב ארבעה דברים כאלה.
3. ערכו דיון בצוות והכינו רשימה של ארבעה דברים המוסכמים על כל הצוות, כחשובים ביותר בהגדרה של יצורים חיים.
4. חפשו במקורות מידע העומדים לרשותכם, איך נהוג להגדיר יצורים חיים. השוו את מה שמצאתם לרשימה המוסכמת שלכם. ציינו מה דומה ומה שונה ברשימתכם, לעומת הגדרות מקובלות.
5. האם אתם מקבלים את כל ההגדרות שמצאתם במקורות המידע? אם לא, נמקו את דעתכם.
*10*
קלוד ברנר ערך ניסויים רבים שהביאו אותו למסקנה כי דברים החשובים לקיומו של בעל חיים - וזה כולל את האדם - נשמרים בגוף ללא שינוי, למרות שבסביבה המקיפה אותו מתחוללים שינויים רבים. דוגמה ידועה אחת היא שמירה על חום גוף קבוע.
1. עקבו אחר טמפרטורת הגוף שלכם במשך ארבעה ימים. מדדו את טמפרטורת גופכם שלוש פעמים ביום: א. בבוקר (לפני שאתם הולכים לבית הספר), ב. אחרי הלימודים, ג. בערב לפני השינה. כתבו את תוצאות כל המדידות שלכם.
2. באותם ארבעה ימים בדקו את טמפרטורת האוויר בסביבת המגורים שלכם. אתם יכולים להסתמך על נתוני תחזית מזג האוויר המופיעים בתקשורת, או באתרים של תחזית מזג האוויר. אם ברשותכם מד טמפרטורה מתאים, רצוי שתמדדו בעצמכם, באותן שעות שבהן אתם מודדים את טמפרטורת הגוף. כתבו גם את תוצאות המדידות האלה.
זמן המדידה | טמפרטורת הגוף - בוקר | טמפרטורת הגוף - אחר צהריים | טמפרטורת הגוף - ערב | טמפרטורת האוויר (השלימו) - בוקר | טמפרטורת האוויר (השלימו) - -- | טמפרטורת האוויר (השלימו) - -- |
יום 1 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 2 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 3 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 4 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
4. רכזו את התוצאות של כל חברי הצוות בטבלה. חשבו את ממוצע טמפרטורות הגוף של חברי הצוות. כתבו את טמפרטורות הגוף הממוצעות בשורות המיועדות לכך בטבלה. חשבו גם את ממוצע טמפרטורת האוויר מהמדידות של חברי הצוות, והוסיפו את התוצאות לטבלה המשותפת. |
זמן המדידה | טמפרטורת הגוף - בוקר | טמפרטורת הגוף - אחר צהריים | טמפרטורת הגוף - ערב | טמפרטורת האוויר (השלימו) - בוקר | טמפרטורת האוויר (השלימו) - -- | טמפרטורת האוויר (השלימו) - -- |
יום 1 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 2 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 3 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
יום 4 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
*11*
5. היעזרו במערכות הצירים שלפניכם. העתיקו אותן וסמנו בהן את הערכים המתאימים.
(בספר שתי מערכות צירים, היעזר במנחה)
א. שרטטו עקומה אחת המראה את ממוצע טמפרטורות הגוף של חברי הצוות בשעות השונות.
ב. שרטטו עקומה נוספת המראה את ממוצע טמפרטורות האוויר לאורך ארבעה ימים.
*12*
אם יש תשובות שונות בצוות, ערכו דיון והגיעו לתשובה אחת מוסכמת ומנומקת. כתבו אותה.
7. האם טמפרטורת הגוף שלכם קבועה?
8. הסבירו במילים שלכם, מדוע נהוג לומר שטמפרטורת הגוף של האדם קבועה.
9. לאילו בעלי חיים נוספים יש טמפרטורת גוף קבועה? חפשו תשובות באתרי מידע לפי מילות המפתח האלה: "חום גוף קבוע" "טמפרטורת גוף קבועה" "בעלי דם חם".
10. לאילו מחלקות של בעלי חיים הם משתייכים? בתשובתכם היעזרו בשמות של כמה מחלקות (מקבוצות המיון הגדולות בעולם החי: דגים, דו-חיים, זוחלים, עופות, יונקים).
משימת בונוס: מצאו שמות של בעלי חיים שטמפרטורת הגוף שלהם אינה קבועה. בררו לאילו קבוצות מיון גדולות הם משתייכים.
*12*
קלוד ברנר, וחוקרים שבאו בעקבותיו, חקרו בעיקר את מאזן המים בגופם של יונקים, ואת ריכוזי המלחים המומסים בהם. הם ערכו מדידות בדגימות של דם ושתן. המדידות הובילו אותם למסקנה, שריכוזי המומסים השונים - בעיקר מלחים והסוכר גלוקוז - נשארים קבועים במידה מרשימה בדם או בשתן של בעלי החיים שנבדקו. בכל מדידה כמעט שלא השתנו הריכוזים של מלחים שונים המומסים בדם ובשתן. גם כשחלים בהם שינויים, הם נותרים בגבולות צרים ביותר. כך גם לגבי ריכוז הסוכר בדם. החוקר האמריקני וולטר קאנון הסיק שבגוף פועלים מנגנונים פנימיים, השומרים על יציבותם של גורמים שונים, או מדדים של הסביבה הפנימית, כפי שמקובל לקרוא להם. המדדים הם: ריכוז של יונים שונים המומסים בנוזלי הגוף, ריכוז הסוכר גלוקוז בדם ובתאים, לחץ הדם, וריכוז הגזים חמצן ופחמן דו-חמצני בנוזלי הגוף וברקמות השונות. הטמפרטורה הפנימית קבועה בגופם של יונקים ועופות, אך לא בגופם של חולייתנים אחרים ושל חסרי חוליות.
*13*
מונח: יונים. בלימודיכם הקודמים למדתם על מבנה האטום. כזכור לכם, לכל אטום יש גרעין המכיל פרוטונים ונויטרונים, והגרעין מוקף אלקטרונים שנעים סביבו במסלולים. כל פרוטון נושא מטען חשמלי חיובי יחיד, וכל אלקטרון נושא מטען חשמלי שלילי יחיד. אטום שמספר האלקטרונים שלו שונה ממספר הפרוטונים שבגרעין, הוא יון. במילים אחרות, יון הוא אטום הנושא מטען חשמלי. חומרים שמורכבים מיונים הם מסיסים במים. כאשר ממיסים במים חומר יוני כגון המלח נתרן כלורי הוא נפרד ליונים בודדים המפוזרים בתמיסה. המינרלים שנמצאים בנוזלי הגוף, תמיד נמצאים בצורת יונים.
עוד משהו...
טמפרטורה פנימית קבועה יש רק לבעלי חיים שמכנים אותם "בעלי דם חם" - אלה העופות והיונקים. בכל שאר החולייתנים - זוחלים, דו-חיים, דגים - טמפרטורת הגוף עולה ויורדת בחדות בהשפעת טמפרטורת הסביבה. הדבר נכון גם לחסרי חוליות כגון חרקים, סרטניים, עכבישים, תולעים וכו', וגם לצמחים. לחד-תאיים אין שום אמצעי לשמירת הטמפרטורה בתוך התא, והיא זהה לטמפרטורת הסביבה.
קאנון היה הראשון שכינה את התופעה הזו "הומאוסטזיס". המלה לקוחה מיוונית עתיקה, והפירוש המילולי שלה הוא "מצב דומה" או "מצב קבוע". הכוונה היא למצב של הסביבה הפנימית של הגוף.
מהי הסביבה הפנימית של הגוף? לא כל מה שנמצא בתוך הגוף שייך לסביבה הפנימית שלו. "סביבה פנימית" של יצור חי היא משהו שיש לו הגדרה מדעית מיוחדת. למשל, חתיכת מזון שאתם לועסים ובולעים היא "בתוך הגוף", אך היא אינה נמצאת בסביבה הפנימית.
*14*
הסביבה הפנימית היא כל אותם מרכיבים של הגוף, שאין להם שום מגע עם הסביבה החיצונית. אלה כוללים את הנוזלים דם, לימפה, שתן, והציטופלזמה של תאי הגוף (עם כל האברונים שבתוכה).
מה לא נמצא בסביבה הפנימית? למשל, כל מערכת העיכול שלכם, מהפה, דרך הוושט, הקיבה והמעיים ועד פי הטבעת - כל אלה אף שהם "ממש בתוף הגוף", אינם חלק מהסביבה הפנימית.
גם האף, קנה הנשימה והריאות אינם נחשבים סביבה פנימית. זאת משום שאיברי המערכות האלה, העיכול והנשימה, נמצאים במגע ישיר עם הסביבה החיצונית.
(בספר שני איואים, היעזר במנחה)
א. סביבה חיצונית - הקיבה והמעיים
ב. סביבה פנימית - כלי הדם בגוף
כל יצור חי מקיים בתוכו סביבה פנימית יציבה השונה מסביבתו החיצונית.
*15*
*15*
למה חשוב כל כך קיומה של סביבה פנימית יציבה? חשבו על מה שקורה לגוף שלכם במשך יממה.
(בספר ארבעה איורים, היעזר במנחה)
שום דבר אינו באמת קבוע בסביבת חייכם. אתם מכניסים לגוף חומרים מגוונים בצורת מאכלים ומשקאות. האוויר סביבכם חם או קר, לח או יבש, לפעמים הוא מלא אבק. הסביבה מלאה בקולות ובריחות שמשתנים מדי פעם. למרות כל השינויים הרבים האלה, הסביבה הפנימית בגופכם נותרת יציבה. הנה משהו למחשבה: ריכוז יונים של נתרן בדם, המגיעים לגוף לרוב בצורת מלח מאכל, זהה אצל כל בני האדם בעולם (בתנאי שהם בריאים), בלי קשר למאכלים החביבים עליהם. אתם יודעים שבארצות שונות יש תרבויות אכילה שונות. אבל בין שאנשים נוהגים לאכול מאכלים מתובלים ובין מאכלים תפלים, מאכלי דגים, אורז או פסטה ברוטב עגבניות, אצל בני כל התרבויות, על מנהגי האכילה השונים שלהם, נשמר ריכוז יציב של נתרן בדם.
איך זה קורה?
*16*
נתרן
אשלגן
גלוקוז
היעזרו במקורות הבאים: הערך מינרלים (תזונה) בויקיפדיה; הערך מינרלים באתר lib.cet.ac.il
2. כתבו את שמות המקורות שהשתמשתם בהם.
למעשה, אנחנו לא רק קולטים חומרים מהסביבה בלי הרף. אתם יודעים שהגוף גם משחרר חומרים לסביבתו: אנחנו פולטים לסביבה את הגז פחמן דו-חמצני, אחרי שקלטנו ממנה חמצן! אנחנו גם פולטים אדי מים, ומפרישים שתן ושיירי מזון שנותרו מתהליך העיכול, ויוצאים בצורת צואה.
בקיצור, הגוף שלנו מקיים יחסי גומלין מורכבים עם הסביבה החיצונית: קולט ממנה חומרים, ומשחרר אליה חומרים. חומרי המזון הנקלטים בו עוברים תהליכים של עיכול, וחלקם גם משמש מקור לאנרגיה. הגוף גם משחרר אנרגיה לסביבה, זו אנרגיית החום המשתחררת בתהליך הנשימה. לכך יש להוסיף גם מדע! המידע נקלט בצורה של גירויים המגיעים לחושים שלנו.
הגוף החי מקיים מערכת יחסי גומלין עם סביבתו: הוא קולט ממנה חומרים ואנרגיה, ומשחרר אליה חומרים ואנרגיה; והוא קולט מידע ומגיב עליו.
ועם כל התחלופה הבלתי פוסקת הזו, הסביבה הפנימית בתוך הגוף נותרת יציבה וללא שינוי. נחזור לשאלה: איך זה קורה?
*17*
*17*
תשובה: יציבות הסביבה הפנימית נשמרת הודות לתהליכים המתרחשים בתאי הגוף, והודות לתיאום המתקיים בין כל מערכות הגוף.
מערכת גוף היא קבוצה של איברים ורקמות האחראים לפעולה או לפעולות מוגדרות בגוף.
ניזכר איך בנוי גוף האדם. האדם הוא יצור רב תאי. כמו בכל יצור רב תאי, היחידות הבסיסיות הבונות את גופנו הן התאים. כבר הכרתם תאים בלימודיכם הקודמים וכאן רק נזכיר אותם בקצרה.
(בספר ארבעה איורים, היעזר במנחה)
- תא דם אדום
- תא דם לבן
- תא שריר
- תא עצב
כל תא בגוף מקיים את פעולות החיים: קולט מסביבתו חמצן, חומרי מזון ומים, משנה אותם בתהליכים המתבצעים בציטופלזמה או באברונים שלו, ומשחרר לסביבה חומרים שונים ותוצרים של נשימת התא: פחמן דו-חמצני ואדי מים. מכלול התהליכים של פירוק ובניית חומרים בתאים נקרא חילוף חומרים, או מטבוליזם. כדי לקיים את חילוף החומרים, התאים חייבים לקבל אספקה תמידית של חומרים ואנרגיה. ביצורים רב תאיים כמונו כל החומרים והאנרגיה הדרושים מגיעים מהחוץ, בצורת מזון, וכמובן מים.
אילו יצורים חיים אינם תלויים בחומרי מזון אורגניים מהחוץ? הסבירו [רמז: היזכרו בשרשרת המזון. מיהם היצרנים בשרשרת?].
התאים גם מקיימים תקשורת עם סביבתם: הם קולטים מידע מתאים סמוכים, ומעבירים אליהם מידע. רוב התאים בגוף, למעט יוצאי דופן, מתרבים ותורמים בכך לגדילה של הגוף כולו (עד שלב מסוים בחייו), ולהתחדשות הרקמות.
*18*
*18*
ארבע הרקמות הבסיסיות בגוף הן: רקמת אפיתל, רקמת חיבור, רקמת עצבים ורקמת שריר. כל רקמה מורכבת מתאים האופייניים לרקמה ומחומר בין-תאי. ברקמות אפיתל התאים צפופים מאוד, כמעט צמודים לגמרי, והחומר הבין-תאי מועט ביותר. רקמות אפיתל נמצאות בעור, והן מצפות חללים פנימיים, למשל במעיים. ברקמות חיבור התאים מפוזרים ומוקפים מכל צדדיהם בחומר הבין-תאי, שעשוי להיות נוזל או מוצק. הדם הוא דוגמה לרקמת חיבור, שבה התאים מפוזרים בנוזל הבין-תאי, רקמת עצם היא דוגמה לרקמה שבה התאים מוקפים חומר בין-תאי מוצק. ברקמות שריר, התאים, שהם בעלי כושר התכווצות, צפופים ויוצרים מעין "חבילות" גדולות, שהם השרירים. "חבילות" תאי השריר מוקפות במעטפות הבנויות מרקמת חיבור. במעטפות השרירים תאי רקמת החיבור צפופים יותר, וחומר הביניים שלהן הוא נוזל צמיגי דמוי ג'לי.
בעבר השתמשו רק במונח "נוזל בין-תאי". כיום מקובל יותר השם "חומר בין-תאי" או בלועזית "מטריקס". אנחנו נשתמש לסירוגין בשני המונחים: נוזל בין-תאי וחומר בין-תאי.
מה ברשת - על רקמות...
להרחבת הידע שלכם על רקמות הגוף, אפשר לקרוא בוויקיפדיה, בערך רקמה, ובערכים עם שמות הרקמות השונות. אתם יכולים להסתפק בקריאת הפסקה הראשונה בכל ערך. במקומות שבהם כתוב המושג "מטריצה חוץ תאית" הכוונה היא למטריקס, החומר שנמצא בין התאים ברקמה.
*18*
רקמות שונות בונות את איברי הגוף, ואלה יוצרים את מערכות הגוף.
אילו מערכות מרכיבות את גופנו?
@ הפנייה לאתר. היכנסו לפורטל גוף האדם בוויקיפדיה, והיעזרו גם במידע מלימודים קודמים שלכם.
1. הכינו, כל חבר צוות בנפרד, רשימה של שלוש מערכות גוף שאתם מכירים.
2. כתבו על כל מערכת מה הן הפעולות העיקריות שלה בגוף, ככל שאתם יודעים.
3. נסו לשער: במה יכולה כל מערכת ברשימה שלכם לתרום ליציבות הסביבה הפנימית? אינכם חייבים לדייק.
4. אספו את התשובות של הצוות. האם כל חברי הצוות כתבו על אותן מערכות? השלימו מידע מחברי הצוות.
5. בחרו בשתי מערכות גוף בלבד, וכתבו סיכום של כל הצוות בשני נושאים:
א. מהם תפקודי המערכות שבחרתם?
ב. באיזה אופן הן יכולות לתרום ליציבות הסביבה הפנימית, לפי הבנתכם?
6. חפשו באתר והוסיפו תמונה או איור לפחות של אחת ממערכות הגוף שבחרתם לסיכום.
*19*
בכל מערכת בגופנו מתבצע מכלול מורכב של פעולות ותהליכים, אך הגוף השלם מתקיים כיחידה חיה אחת. בחיי היומיום אדם לא חש את עצמו כצירוף של תהליכים ופעולות: "מעכל", "נושם", "מפריש". התחושה העצמית היא של אדם שלם, המתנסה במצבים ובתחושות כגון: "מתאמן", "כועס", "משחק במחשב", "לחוץ", "שמח" וכדומה. תחושת שלמות זו של היחיד מתקיימת הודות לתיאום המלא בין פעולותיהן של כל המערכות בגוף.
מתי בכל זאת חשים בפעולתה של מערכת כלשהי? אתם מרגישים בה כאשר משהו משבש את פעולתה. אנו חשים בפעימות הלב רק כאשר יש הפרעה כלשהי בפעילותו התקינה (וגם כאשר רצים מהר, אבל זה מצב תקין); אנו מודעים למערכת העיכול שלנו כאשר הבטן כואבת - ביטוי למחלת מעיים כלשהי.
גם לפעילות של מערכת הנשימה אנו מודעים רק כשאנו סובלים מהפרעות בדרכי הנשימה, כגון נזלת או דלקת כלשהי.
אפשר לתאר את התאים, את הרקמות, את האיברים ואת המערכות כרמות ארגון שונות המהוות יחד רמת ארגון גבוהה יותר - הגוף השלם.
בפרקים הבאים נכיר את מערכות הגוף השונות. נראה איך כל מערכת בנויה ומתפקדת, ובמה היא תורמת ליציבות הסביבה הפנימית בגופנו.
*19*
כל תא הוא יחידה חיה בפני עצמו. בגוף הרב תאי פעולות החיים הבסיסיות, המאפיינות כל יצור חי, מתקיימות בתאים.
כדי שהסביבה הפנימית בתא תהיה יציבה, ולא תשתנה בהשפעת הסביבה החיצונית, צריכים להתקיים שלושה תנאים כלליים:
- לתא חייב להיות כושר לקלוט מסביבתו חומרים מזינים הדרושים לו, ולסלק מתוכו חומרים מיותרים או מזיקים.
- בתא חייבים להתקיים תהליכים של פירוק חומרי מזון ובניית חומרים הדרושים לקיומו.
- לתא חייב להיות כושר להפיק אנרגיה ממזונו, כדי שיוכל לקיים את התהליכים השונים.
נחזור וניזכר במבנה התא בבעלי חיים, ונראה איך המבנה שלו מאפשר לו לקיים בתוכו סביבה פנימית יציבה, השונה מסביבתו החיצונית.
*20*
(בספר איור, היעזר במנחה)
- גרעין התא
- מיטוכונדריון
- קרום התא
- ציטופלזמה
התא מוקף מכל צדדיו בקרום תא. קרום התא (נקרא גם ממברנה) חוצץ בין התא לבין סביבתו. בגוף רב תאי סביבת התא היא הנוזל או החומר הבין-תאי, המקיף אותו מכל צדדיו.
קרום התא הוא המבנה התאפשר לתא לקיים את התנאי הראשון. הקרום אינו סתם מחסום המפריד בין התא לסביבתו, אלא הוא קרום בררני. הוא בורר מבין כל החומרים שנמצאים בסביבת התא, מה יכול להיכנס לתוכו. הקרום גם בורר אילו חומרים יכולים לצאת מהתא. המבנה המיוחד שלו מאפשר לו לבצע את פעילותו כקרום בררני.
(בספר איור, היעזר במנחה)
- שכבה חיצונית
- תעלה
- קרום התא
- שכבה פנימית
*21*
כפי שרואים באיור, הקרום בנוי משכבה כפולה הנראית בערך כמו סנדוויץ'. המולקולות היוצרות את שתי השכבות הן מולקולות של שומנים, או בשמם המדעי - ליפידים. בתוך שכבת השומנים הכפולה מפוזרים גופים שנראים גדולים יותר מהשומנים. אלה מולקולות של חלבון. הצורות והצבעים השונים שלהם מייצגים את העובדה שמדובר בחלבונים שונים. במקומות שונים בצד החיצוני של קרום התא רואים גופים קטנים, המזכירים ענפי עץ. כולם מחוברים בבסיסם לחלבון כלשהו שמעוגן בשכבה השומנית.
איך קשור המבנה הזה לתפקוד הקרום?
הנוזל הבין-תאי הוא תמיסה מימית. החומרים שנמצאים בו הם חומרים מסיסים במים, אך אינם מסיסים בשומן. השכבה השומנית הכפולה אינה מאפשרת מעבר חופשי של חומרים שמומסים בנוזל הבין-תאי. פירוש הדבר שהיא אינה מאפשרת מעבר חופשי של יונים. גם הסוכר גלוקוז, המסיס במים, אינו יכול לעבור דרך השכבה השומנית.
עם זאת, יש מעט יוצאי דופן: מולקולות של מים בלבד, בלי חומרים מומסים, יכולות לעבור דרך הקרום משום שהן קטנות מאוד. בקרומי התאים יש גם נקבים זעירים מיוחדים המאפשרים מעבר של מולקולות מים. נקבים אלה נמצאים במרכזן של מולקולות חלבון מיוחדות.
גם הגז פחמן דו-חמצני, CO[2], שגם המולקולות שלו קטנות, יכול לעבור דרך השכבה השומנית של קרום התא.
כל שאר החומרים שהתא זקוק להם, ובהם גם יונים של מלחים שונים, נכנסים דרך מעברים מיוחדים שנמצאים במולקולות החלבון. מעברים אלה מכונים "תעלות" או "שערים".
החומרים השונים שנכנסים לתא, או יוצאים ממנו, עוברים באחת משלוש דרכים:
1. דיפוזיה.
2. אוסמוזה.
3. העברה פעילה.
*22*
*22*
הסבר:
כל חומר בנוי מחלקיקים זעירים: מולקולות או אטומים, הנמצאים כל הזמן בתנועה אקראית, כלומר תנועה חסרת כיוון מסוים. התנועה האקראית המתמדת של חלקיקי החומר נקראת "תנועה בראונית". כאשר חלקיקים של חומר מסוים מרוכזים יותר בסביבה אחת, ומרוכזים פחות בסביבה סמוכה אליה, נראה כאילו החלקיקים נעים באופן מכוון מהריכוז הגבוה לריכוז הנמוך. לתופעה הזו קוראים "דיפוזיה".
(בספר איור, היעזר במנחה)
שלב 1. בתחילת הדיפוזיה ריכוז החלקיקים בנוזל בתחתית הכוס היה גבוה, ובשאר חלקי הנוזל נמוך או אפסי.
שלב 2. החלקיקים מתפזרים בנוזל: רוב החלקיקים נמצאים בתחתית הכלי ובמרכזו.
שלב 3. בגמר תהליך הדיפוזיה החלקיקים מפוזרים באופן אחיד בנוזל.
האם במצב המתואר בשלב 3, החלקיקים אינם נעים?
מדוע אומרים שבשלב 3 הדיפוזיה הסתיימה?
*23*
אפשר לצפות בדיפוזיה בתנאים פשוטים.
1. מלאו כוס זכוכית שקופה לגמרי במים בטמפרטורת החדר. העמידו אותה על גיליון נייר לבן, במקום מואר היטב.
2. שימו במים שקיק תה שצבעו כהה (לא תה צמחים שצבעו חלש). הקפידו לא לזעזע את הכוס, ולא לערבב את המים. אין לבחוש את המים בכפית!
3. אם השקיק צף על פני המים, דחפו אותו כלפי מטה בעדינות רבה בלי ללחוץ עליו. הוא ישקע לאט תוך כדי שחרור אוויר.
4. שימו לב מתי מופיע צבע תה במים מחוץ לשקיק. ציינו את הזמן שעבר עד להופעת הצבע לראשונה.
5. לאחר 20 דקות חזרו ובדקו לאיזה גובה הגיע הצבע בתוך הכוס.
6. ציינו כמה זמן חלף עד שהצבע מילא את כל הכוס (רמז: אין צורך לבדוק כל חמש דקות).
7. העלו הצעות: מה אפשר לעשות כדי שהשינוי בצבע המים יתחולל מהר יותר?
כתבו את ההצעות שלכם.
8. בדקו כל הצעה: האם היא מגבירה את קצב התפשטות הצבע במים?
לשם כך העמידו כוסות נוספות על הגיליון, והשתמשו בשקיות תה חדשות לפי הצורך.
9. עקבו אחר התפשטות הצבע, וכתבו את התוצאות.
10. באיזה שלב בתצפית חל השינוי המהיר ביותר?
בתצפית שלכם ראיתם תכונה אחת חשובה של הדיפוזיה.
מהירות הדיפוזיה תלויה בהבדל בריכוזי החומר בין שתי הסביבות. הבדל זה מכונה "מפל ריכוזים". ככל שמפל הריכוזים בין שתי סביבות גדול יותר, הדיפוזיה של חומר מריכוזו הגבוה לריכוזו הנמוך תהיה מהירה יותר.
אילו שלבים בתצפית שלכם ממחישים את התכונה הזו של הדיפוזיה?
אם בדקתם אחת מההצעות שלכם להאצת הדיפוזיה, יתכן שגיליתם תכונה נוספת וחשובה שלה:
קצב הדיפוזיה תלוי במהירות התנועה של החלקיקים. חימום של התמיסה שבה הדיפוזיה מתרחשת, מגביר את מהירות תנועת החלקיקים וגורם להחשת קצב הדיפוזיה.
*24*
לפניכם תכונה נוספת של הדיפוזיה, שלא יכולתם לבדוק בתצפית שלכם:
קצב הדיפוזיה תלוי גם בשטח המגע בין החלקיקים לסביבה: ככל ששטח המגע גדול יותר, קצב הדיפוזיה מהיר יותר.
ועוד תכונה שקשה לראות בתנאי התצפית שלכם, והיא חשובה מאוד לקיומם של התאים:
ולמה התכונה הזו חשובה כל כך? כידוע לכם, תאים חיים זקוקים לחמצן. דיפוזיה של מולקולת חמצן למרחק של 20 מיקרומטר (קוטר של תא ממוצע בגוף) אורכת כמה אלפיות השנייה. דיפוזיה למרחק של מילימטר תארך שעה, ולמרחק של סנטימטר - כמה ימים. כשתלמדו על הנשימה, נחזור לסיפור הדיפוזיה של חמצן.
תאים אינם יכולים להיות גדולים יותר משום שהגעת החמצן בדיפוזיה לכל חלקי התא תהיה איטית במידה שלא תאפשר לשום תא לשרוד.
למה קיבלתם הוראה לא לבחוש את המים?
הבחישה יוצרת תנועת ערבול חזקה במים, ואז החלקיקים פשוט נסחפים עם תנועת המים. הדיפוזיה מוגדרת כתנועה אקראית של החלקיקים עצמם, בלי מעורבות של כוח נוסף הדוחף אותם.
*25*
*25*
אוסמוזה היא דיפוזיה. אופססס, טעות בספר הלימוד? לא. אין כאן טעות. ראו הסבר.
(בספר איור, היעזר במנחה)
אוסמוזה היא מעבר של מים מתמיסה לתמיסה, דרך קרום. המים עוברים מהתמיסה שבה הם מרוכזים יותר, לתמיסה שבה הם מרוכזים פחות. תהליך זה קורה כאשר הקרום המפריד בין התמיסות אינו מאפשר מעבר של חלקיקים, אלא רק מעבר של מים. קרום כזה מכונה קרום חדיר-למחצה.
מה פירוש "ריכוז גבוה" של מים? הכוונה היא לתמיסה שבה ריכוז המומסים נמוך. תמיסה כזו היא תמיסה מהולה או תמיסה עתירת מים. כאשר ריכוז המומסים בתמיסה גבוה, זו תמיסה מרוכזת, ואפשר לומר שיש בה פחות מים, "ריכוז המים נמוך".
עכשיו נעשה סדר:
למעשה, לא מקובל לדבר על ריכוזים של מים, אלא על ריכוז חומרים המומסים במים. נגדיר אוסמוזה בדרך המקובלת:
אוסמוזה היא מעבר של מים דרך קרום חדיר-למחצה, מתמיסת מהולה (יותר מים) לתמיסה מרוכזת (פחות מים).
*26*
במשך שנים נהגו לתאר אוסמוזה כתהליך הפוך או מנוגד לדיפוזיה. זו כמובן טעות (ודורות של תלמידים היו מתבלבלים בגללה). האוסמוזה, כמו הדיפוזיה, גם היא תנועה של חלקיקים ממקום שבו ריכוזם גבוה, למקום שבו ריכוזם נמוך. גם היא נובעת מהתנועה האקראית הבלתי פוסקת של חלקיקים. אלא שכאן מדובר במקרה מיוחד של דיפוזיה - דיפוזיה של מים דרך קרומים. המים עוברים בהתאם למפל הריכוזים שלהם, לא של החומרים המומסים.
אם התמיסות מופרדות בקרום שחדיר לכל סוגי החלקיקים, אפשר להבחין שחלקיקים עוברים בהתאם למפל הריכוזים שלהם, מתמיסה מרוכזת לתמיסה מהולה. כאשר הקרום אינו חדיר לחלקיקים, אבל חדיר למים, קורה בדיוק אותו הדבר למים. המים עוברים מהמקום שבו הם מצויים בעודף - בתמיסה המהולה (יותר מים, פחות חלקיקים), למקום שבו הם מצויים בחסר - בתמיסה המרוכזת. המים נעים בכיוון ההפוך לתנועה של החלקיקים, אילו יכלו לעבור את הקרום. אבל ההסבר לתנועה שלהם זהה. אז כפי שאמרנו: אוסמוזה היא דיפוזיה, אבל מיוחדת. דיפוזיה של מים דרך קרום חדיר- למחצה.
באיור 1.8 רואים שלושה מצבים שונים של תמיסות המופרדות בקרומים חדירים למחצה. ענו על השאלות הבאות לכל אחד מהמצבים:
1. האם תתקיים בו אוסמוזה?
2. אם מתקיימת אוסמוזה, באיזה כיוון ינועו המים?
3. אם לדעתכם לא מתקיימת אוסמוזה, כתבו מדוע.
4. האם מולקולות המים אינן נעות במצב שבו אין אוסמוזה? הסבירו את תשובתכם.
*27*
(בספר איור, היעזר במנחה)
*27*
קרום התא הוא קרום חדיר-למחצה. פבר קראתם שהוא אינו מאפשר מעבר חופשי של חלקיקים, אבל מים יכולים לעבור דרכו בקלות. מים נכנסים לתא ויוצאים ממנו באוסמוזה. האוסמוזה שלהם מושפעת מריכוז החומרים המומסים בציטופלזמה של התא ובנוזל הבין-תאי. בגופו של אדם בריא שתזונתו תקינה, הריכוז הכולל של חלקיקים שונים המומסים בנוזל הבין-תאי, שווה לריכוז הכולל של חלקיקים המומסים בציטופלזמה של התא. כל עוד נשמר המצב הזה, כמות המים בתא אינה משתנה. אנחנו אומרים על כך שיש מאזן אוסמוטי בין התאים לבין הסביבה המקיפה אותם. מולקולות מים יכולות להיכנס לתא ולצאת ממנו באקראי דרך הממברנה, אך כמות המים הכוללת בתא לא משתנה. ומה היא הכמות הזו? בערך 70% מנפח הציטופלזמה של התא.
המאזן של כמויות המים בין פנים התא לבין הסביבה החיצונית שלו,אינו קשור לסוג החומרים המומסים בתוכו ובנוזל שמחוץ לו. בציטופלזמה של התא עשויים להימצא חומרים שונים מאלה שנמצאים בחומר המקיף אותו מבחוץ. כל עוד הריכוז הכולל של חלקיקי החומרים שווה בין הסביבה הפנימית של התא לסביבתו החיצונית, מתקיים המאזן האוסמוטי היציב בין התא לסביבתו.
*28*
הסתכלו באיורים הבאים. הסבירו במילים שלכם מה קורה בשלושת המצבים א-ג. השתמשו במושגים: אוסמוזה, מאזן אוסמוטי, פנים התא, ריכוז חלקיקים, נוזל בין תאי.
איור 1.9
(בספר איור, היעזר במנחה)
בגוף פועלות מערכות המונעות את מצבים ב ו-ג, ושומרות על יציבות המאזן האוסמוטי בין פנים התאים לבין הנוזל או החומר הבין-תאי. תכירו אותן בהמשך.
*28*
המעבר של חומרים דרך קרום התא בדיפוזיה ומעבר המים באוסמוזה, הם תהליכים שהתרחשים רק בגלל התנועה המתמדת והאקראית של חלקיקים. חלקיקים עוברים מסביבה שבה הריכוז גבוה, לסביבה שבה הריכוז נמוך, כי הם פשוט מתפזרים באקראי, והמעבר שלהם לתא אפשרי מאחר שקרום התא חדיר להם.
אבל כניסה ויציאה של חומרים בדיפוזיה אינה מספיקה כלל לצורכי הקיום השוטפים של התא. מלבד מים, פחמן דו-חמצני ועוד חומר אחד או שניים, כל שאר החומרים שהתא צריך לקבל מבחוץ, או לסלק מתוכו, אינם יכולים לעבור בדיפוזיה ישירות דרך הקרום. הם עוברים דרך החלבונים המשולבים בשכבה השומנית הכפולה. חלק מהחלבונים האלה מתפקדים כערוצים או כתעלות לכניסה וליציאה של חומרים. המבנה המיוחד של החלבונים האלה מאפשר כניסה ויציאה של חומרים שהשכבה השומנית הכפולה אינה מאפשרת להם לעבור.
*29*
החשיבות של החלבונים האלה היא בכך שהם יכולים לאפשר מעבר של חומרים בניגוד למפל הריכוזים שלהם.
דוגמה: נניח שמחוץ לתא יש ריכוז גבוה יחסית של יוני נתרן, ובתוך התא הריכוז שלהם נמוך יחסית, אבל עדיין גדול מצורכי הקיום של התא. אם כל יוני הנתרן שנמצאים בתא אינם מנוצלים, החלבונים שבקרום התא יכולים להעביר יוני נתרן החוצה, על אף שהריכח שלהם בחוץ גבוה יותר. היונים יוצאים מהתא בניגוד למפל הריכוזים שלהם.
כדי שהדבר יקרה, נדרשת השקעת אנרגיה. בתא מנוצלת אנרגיה המופקת מחומרי המזון המגיעים אליו. חלק מהאנרגיה הזו מושקע בהעברת חומרים דרך החלבונים שבקרום התא, בכיוון שמנוגד למפל הריכוזים שלהם.
העברה פעילה היא תהליך של מעבר חומרים דרך קרום התא בניגוד למפל הריכוזים שלהם. התהליך נעשה תוך השקעת אנרגיה. החומרים עוברים דרך מולקולות חלבון מסוימות, שמתפקדות כמשאבות בקרום.
יש חומרים שעוברים דרך החלבונים, אך המעבר שלהם אינו כרוך בהשקעת אנרגיה, שכן הם עוברים רק בכיוון מפל הריכוזים שלהם. דוגמה לכך היא מעבר הסוכר גלוקוז לתא. מולקולות הגלוקוז מסיסות במים ולא בשומן. הן לא יכולות לעבור דרך השכבה השומנית הכפולה של הקרום, אלא רק דרך חלבונים מיוחדים שמשמשים כחלבוני מעבר לגלוקוז. אבל המעבר עצמו נעשה בדיפוזיה, כלומר הגלוקוז נכנס לתאים משום שהריכוז שלו בתא נמוך מריכוזו בנוזל הבין- תאי. לדיפוזיה כזו, שנעשית רק דרך מעברים חלבוניים מיוחדים, אנו קוראים דיפוזיה מזורזת.
ולמה ריכוז הגלוקוז בתאים תמיד נמוך מהריכוז שלו מחוץ לתאים? משום שהתאים מפרקים את כל הגלוקוז המגיע אליהם, בתהליך שנקרא נשימת התא. על תהליך זה תלמדו בהרחבה בנושא התא. רק נזכיר כאן שפירוק הגלוקוז בתאים הוא האמצעי המרכזי שבו מפיק התא אנרגיה לכל פעולות החיים שלו.
*30*
*30*
הרחבנו קצת בסיפור התאים, רק כדי להזכיר לעצמנו מהן אבני הבניין של הגוף השלם, שהוא הנושא שמעניין אותנו כאן. כשאנחנו הדברים על הומאוסטזיס, כלומר יציבות הסביבה הפנימית של הגוף החי, חשוב שנזכור שהסביבה הפנימית היא סביבת חייהם של תאי הגוף. למעשה, בגוף הרב תאי יש שתי סביבות פנימיות: אחת היא הסביבה בתוך התאים - הציטופלזמה וכל האברונים שבה. השנייה היא הסביבה המקיפה את התאים - החומר או הנוזל הבין-תאי.
רמות הארגון של הגוף, המציגות את היחסים בין התאים לבין הגוף השלם, מוצגות בתרשים הבא.
*31*
(בספר איורים, היעזר במנחה)
תאים, רקמות, איברים, הגוף השלם
- תאי עור
- אפיתל של עור
- עור
- תאי שריר
- שריר
- שריר בזרוע
- תא עצב
- רקמת עצבים
- מוח
*32*
*32*
כדי להקל עליכם את ההיכרות עם הערכות הגוף, נחלק את הפרקים העוסקים בהן לחטיבות בהתאם לתפקודים המרכזיים שלהם.
בגוף הרב תאי, החומרים והמים הדרושים לחילוף החומרים בתאים, נכנסים לגוף דרך מערכת העיכול. במערכת זו הם עוברים תהליכים של פירוק ועיבוד. התוצרים של תהליכי פירוק אלה, וכן גם המים, מגיעים אל התאים באמצעות מערכת של הובלה ותיווך, שהאיברים שלה הם הלב וכלי הדם. מערכת זו מקשרת בין כל שאר מערכות הגוף, מובילה חומרים ממקום למקום, ומאפשרת שמירה על ריכוזי הנוזלים בתאים ובחומר הבין-תאי בכל רקמות הגוף.
החמצן, הדרוש לתאים להפקת אנרגיה, נכנס לגוף דרך מערכת הנשימה.
ממערכת הנשימה הוא מגיע אל התאים במערכת ההובלה.
חומרי פסולת שנוצרים בתאים במהלך חילוף החומרים, מסולקים מהם לדם, ודרכו הם מגיעים אל מערכת ההפרשה.
ארבע המערכות האלה נדונות בחטיבת הפרקים הראשונה. נתמקד בעיקר במערכת ההובלה והתיווך, ונכיר היטב את המבנה ואת הפעילות שלה.
(בספר ארבעה איורים, היעזר במנחה)
עיכול
הפרשה
נשימה
הובלה ותיווך
*33*
הפרקים בחטיבה זו עוסקים בשתי מערכות גוף. מערכות אלה אחראיות בעיקר לתקשורת בין כל הערכות הגוף ולתיאום הפעולות ביניהן: מערכת העצבים ומערכת ההפרשה הפנימית, המייצרת והפרישה הורמונים.
מערכת העצבים היא מרכז הפיקוח והבקרה הראשי של הגוף, המכוון את הפעילות של כל שאר המערכות. תאים במערכת זו קולטים הידע על המתרחש בתוך הגוף, ברקמות ובאיברים, ומדווחים על כך למוח, שהוא "הפיקוד העליון" של המערכת. נוסף על כך, מערכת העצבים ממלאת תפקוד מרכזי בתקשורת של הגוף עם הסביבה: היא קולטת מידע מהסביבה החיצונית ומתאמת תגובות למידע הנקלט. מערכת ההפרשה הפנימית מפרישה הורמונים שמתאמים בין פעולות של איברים שונים, ומווסתים (ההסבר בעמוד הבא) קצב של תהליכים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
מערכת הפרשה פנימית
- היפותלמוס
- בלוטת יותרת המוח (היפופיזה)
- בלוטת המגן
- יותרת בלוטת המגן (פרותירואיד)
- בלוטת יותרת הכליה
- כליה
- לבלב
- אשכים
- שחלות
מערכת העצבים
*34*
ויסות פירושו הכוונה של קצב של תהליכים או עוצמה שלהם. לדוגמה, הורמון גדילה מווסת את קצב הצמיחה של העצמות בגוף. הוא משפיע על כמות חומר העצם שנוסף לעצם קיימת, במשך זמן מסוים. למעשה, ההורמון כאילו "אומר" לתאי העצם כמה חומר עצם לייצר בפרק זמן מסוים. יש הורמונים שמשפיעים על כמות המים שמגיעים לשתן במשך זמן מסוים. הורמונים שונים מווסתים כך תהליכים רבים המתרחשים בגוף.
בחטיבה זו כלול פרק אחד, העוסק במערכות ההגנה של הגוף. מערכת הגנה אחת היא העור, המספק הגנה מפני הסביבה החיצונית. העור הוא הרבה יותר מאשר כסות פשוטה לגוף. תכירו אותו היטב בהמשך.
מערכת ההגנה השנייה היא מערכת החיסון. מערכת זו מגנה על הגוף מפני גורמים זרים החודרים אליו, כגון מיקרואורגניזמים מחוללי מחלות. הרקמות והתאים הפעילים במערכת החיסון נמצאים בדם, בנוזלי גוף אחרים וגם בין תאים של איברים ורקמות שונות.
נוסף על שלוש חטיבות הפרקים האלה, תכירו את מערכת הרבייה. מערכת זו מאפשרת את המשך קיומו של המין. חייו של פרט יחיד אינם תלויים בפעילות מערכת הרבייה; אבל המשך קיומם של האדם וכל שאר מיני היצורים החיים תלוי בתהליכי הרבייה שלהם. תכירו את מערכות הרבייה הנקבית והזכרית, ואת אופן פעולתן.
מערכות גוף חשובות שלא נבקר בהן בספר זה, הן מערכת היציבה ומערכת התנועה של האדם - מערכת שלד-שרירים. מקובל להתייחס אליהן יחד, משום ששתיהן משתפות פעולה בשימור מבנה הגוף הכללי, בעיגון כל האיברים והמערכות במקומם, וגם ביכולתו של הגוף להתנועע. אם אתם סקרנים להכיר טוב יותר את השרירים שלכם, ורוצים לדעת איך אתם מניעים רגל, יד או ראש, תוכלו למצוא מידע באתר ויקיפדיה, בערך שלד ובערך שריר.
*35*
*35*
בפרק זה הכרתם את התפיסה האומרת שגוף האדם, כמו גופם של כל היצורים הרב- תאיים, הוא מערכת-על הבנויה ממערכות רבות שמשתפות פעולה ביניהן.
הכרתם את רמות הארגון של מבנה הגוף הרב-תאי: תאים, רקמות, איברים ומערכות.
כמו כן הכרתם את המושגים הבאים:
- הומאוסטזיס
- סביבה פנימית יציבה
- דיפוזיה
- אוסמוזה
- העברה פעילה
- קרום חדיר-למחצה
נוסף על כף, חזרתם על מושגים שנלמדו בשנים קודמות:
חלקיקים, יונים, תמיסות, תמיסה מהולה, תמיסה מרוכזת.
*36*
בדקו את עצתכם בעזרת השאלות הבאות:
1. האם הסביבה הפנימית בגוף קבועה? נמקו את תשובתכם.
2. מהו קרום חדיר- למחצה?
3. במה שונה תמיסה מהולה מתמיסה מרוכזת?
4. מהו יון?
לפניכם רשימה של משפטים.סמנו את המשפטים הנכונים ותקנו אתהמשפטים השגויים.
א. דיפוזיה מתרחשת בתמיסה רק עד שחלקיקי החומר המומס מפוזרים בתמיסה בצורה אחידה.
ב. כאשר הדיפוזיה מסתיימת, תנועת החלקיקים בתמיסה פוסקת.
ג. אוסמוזה היא תנועה של מים דרך קרום חדיר-למחצה, שאינו מאפשר מעבר חלקיקים של מומס.
ד. באוסמוזה המים עוברים מתמיסה מרוכזת לתמיסה מהולה.
ה. הסביבה הפנימית של התאים זהה לסביבה הפנימית של הגוף כולו.
ו. חומרים שנמצאים במערכת העיכול, נמצאים בסביבה הפנימית.
ז. היציבות של הסביבה הפנימית תלויה בתקשורת ובתיאום בין כל מערכות הגוף.
ח. ריכוז המלחים בנוזלי הסביבה הפנימית של אנשים שונים תלוי במנהגי התזונה שלהם.
ט. טמפרטורת הגוף של האדם היא אחד המאפיינים של יציבות הסביבה הפנימית.
י. רמה נמוכה מהרגיל של סוכר בדם מעידה על פגיעה בהומאוסטזיס.
*37*
*37*
כל אחד יודע מה קורה לאוכל בגוף: אנחנו לועסים, מהר או לאט, בולעים, ואז הכול "יורד למטה". בסוף הדרך חומרי המזון שאכלנו משתתפים בבניית הגוף, בגדילה, ומספקים לו אנרגיה. על כל זה כבר שמעתם פעם. עכשיו חשבו האם אתם יודעים באחת מה קורה למזון בדרכו "למטה". התבוננו לדוגמה במאכל פופולרי, פיצה. עם גבינה או בלי גבינה כרצונכם.
לשם הפשטות, נסתכל רק בבצק, שכן כל אחד אוהב משהו אחר על הפיצה שלו.
לאחר אכילת משולש פיצה, מה לדעתכם מגיע מהבצק לתאים בגוף?
א. פירורים מיקרוסקופיים של בצק מומסים בנוזל.
ב. פירורים מיקרוסקופיים של קמח, שמרים וחומרים נוספים שמהם נאפה הבצק.
ג. חומרים אחרים לגמרי שאינם דומים כלל לבצק וגם לא לחומרי הגלם שלו.
אם בחרתם בתשובה ג, כתבו מדוע אתם חושבים כך.
התא היחיד קולט את מזונו ישירות מהסביבה החיצונית. חומרי המזון הנקלטים בתא נמצאים בתוך בועית מוקפת קרום, שמכילה אנזימים המפרקים את חלקיקי המזון הנקלט. הבועית נעה לאיטה בציטופלזמה של התא, ותוצרי פירוק המזון יוצאים מתוכה בהדרגה והופכים לחלק מהציטופלזמה. שיירים לא מעוכלים וחומרי פסולת נותרים בבועית. בגמר העיכול קרום הבועית מתלכד עם קרום התא, והחומרים המיותרים משתחררים מהבועית אל הסביבה.
לפני שלומדים על תהליכי העיכול, חשוב לזכור מה הם החומרים שעוברים עיכול, ומה השפעתם על הגוף שלנו.
*38*
1. קחו אריזה של מאפה מוכן כלשהו, לבחירתכם: עוגה, פיצה, פסטה או מאפה אחר (לא חייבים לאכול את המאפה בתום המשימה).
2. העתיקו מהאריזה את שמות כל החומרים שמהם הכינו את המאפה.
3. מיינו את החומרים השונים לקבוצות לפי הבנתכם (היעזרו במושגים אלה: חלבונים, פחמימות, שומנים, מינרלים, ויטמינים). ציינו בנפרד חומרים שאינם משתייכים לשום קבוצה המוכרת לכם. הראו את המיון שלכם למורה, ואם יש צורך, תקנו אותו.
מילון עזר למונחי מזון באנגלית:
whole grain - דגנים מלאים
refined grains - דגנים לא מלאים, כמו אורז לבן
poultry - בשר עוף על צורותיו השונות
meat - בשר בקר או צאן
dairy - מוצרי חלב למיניהם
beans - שעועית
oats - שיבולת שועל (סוג של דגן, שכיח בדגני בוקר)
לא להיבהל מכותרת בעיתון או באינטרנט: "חוקרים גילו שמאכל X מסוכן ואינו בריא". בעוד שבוע-שבועיים תתפרסם כותרת שתאמר את ההפך.
...צ'יפס? לא נורא, רק לא בכל יום ולא "להגדיל מנה".
@ הפנייה לאתר. היכנסו לאתר של ויקיפדיה והקלידו את מילות המפתח: פירמידת המזון.
1. כמה פירמידות מזון שונות מתוארות בערך בוויקיפדיה?
2. מדוע לדעתכם יש פירמידת מזון ישראלית, השונה מהפירמידות האמריקאיות?
3. היכנסו לפירמידת המזון של הרווארד מ-2005 (אינכם חייבים לקרוא את האנגלית, אך כדאי לנסות. ראו מילון עזר קצר בשוליים). הביטו בתמונות, וציינו שלושה הבדלים בולטים בינה לבין פירמידת המזון הישראלית. מה הסיבות להבדלים האלה לדעתכם? ערכו דיון בצוות וכתבו את הדעות השונות.
4. בפירמידה של הרווארד יש המלצה לצרוך ויטמינים בגלולות. האם יש לכם הסבר להמלצה הזאת? מה דעתכם עליה? אם יש דעות שונות בצוות, כתבו את כולן.
5. לפי פירמידת המזון הישראלית, אילו מאכלים תורמים את עיקר החלבונים לגוף? אילו תורמים את רוב הפחמימות? מאילו מאכלים מקבל הגוף שומנים?
6. חזרו לדפדפן החיפוש הכללי. הקלידו את המילים "פירמידת מזון". כמה פירמידות מזון שונות אתם מוצאים בדף הראשון של תוצאות החיפוש?
7. מה אתם מסיקים מהעובדה שיש פירמידות מזון שונות? האם ייתכן שיש פירמידה אחת נכונה וכל השאר שגויות? אם יש חילוקי דעות בצוות, כתבו את כל הדעות.
*39*
הריבוי של פירמידות מזון נובע בעיקר משתי סיבות:
1. חילוקי דעות בתחום חקר התזונה. החוקרים מתקשים להגיע לנוסחה אחת מוסכמת שתקבע מה הם צורכי התזונה המיטביים המתאימים לרוב האוכלוסייה.
2. הבדלים במנהגי אכילה ובתרבות אכילה, השוררים בין ארצות ובין תרבויות שונות.
אבל יש עוד סיבה, וחשוב לדעת אותה. גם בתחום כה חשוב של בריאותנו, אופנות מתחלפות ממלאות תפקיד גדול בשרטוט פירמידות מזון. לפעמים עולה טענה שמאכל מסוים או סוג מזון מסוים אינם טובים לבריאות, או ההפך: למאכל מסוים יש השפעה טובה במיוחד על הבריאות. ועוד לפני שהדבר נבדק באופן אחראי, הטענה הופכת לאופנה.
המצב הזה יכול להיות מבלבל מאוד.
בגלל הריבוי בפירמידות מזון, בגלל התפתחויות שונות במחקר ובעיקר בגלל ריבוי האופנות, כדאי לזכור את המסר הפשוט הבא:
בחיי היומיום חשוב שהמזון יהיה מגוון ככל האפשר, ויכיל חלבונים, פחמימות, שומנים במידה, ויטמינים ומינרלים.
מי שאינו אוהב ירקות, שימצא את הפירות החביבים עליו, ומי שאינו אוהב בשר, שינסה ביצים או גבינות, רצוי לא עתירות שומן. לכל אב מזון ולכל מרכיב תזונתי חשוב אפשר למצוא תחליפים שונים, שאחד מהם יהיה טעים.
...משקה מוגז? לא ממש מומלץ, אבל אם תצליחו להסתפק בפחית אחת בכל יומיים-שלושה, לא נורא. נסו מדי פעם מיץ טבעי ומים, אולי תתרגלו להסתדר עם פחות משקאות ממותקים.
...ניסיתם פעם תערובת פירות יבשים כחטיף? לא "חטיף אנרגיה" קנוי מודבק בסוכר או בדבש, אלא תערובת טרייה כיפית, עם צימוקים, שקדים, אגוזים וחתיכות תמרים.
*39*
א. פירוק מכני של המזון לחלקיקים קטנים מאוד, והמסתם בתמיסה מימית.
ב. פירוק כימי של החלקיקים לחומרי הבניין המרכיבים אותם. תוצרי הפירוק הכימי עוברים ממערכת העיכול ונספגים בדם.
תהליכי הפירוק האלה נעשים בהדרגה. תחילה מתרחש פירוק מכני, לאחר מכן פירוק כימי, ובעקבותיו הספיגה.
עם גמר הפירוק הכימי במערכת העיכול, מתקבלות מולקולות קטנות בהרבה מאלה שמרכיבות את חומרי המזון השונים. רק מולקולות קטנות כאלה, המתקבלות מהפירוק הכימי, יכולות לעבור ממערכת העיכול אל הדם. בכך מסתיים תהליך העיכול, אך זו רק ההתחלה של תהליכי חילוף החומרים בגוף.
*40*
עם הגיען אל תאי הגוף, המולקולות האלה יעברו עוד תהליכי שינוי כימיים רבים.
התבוננו באיור של מערכת העיכול, וזהו בו את החלקים השונים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
- פה: פירוק מכני של המזון: ערבוב חלק מהמזון ברוק והמסתו החלקית
- מעבר בוושט
- כבד
- קיבה: מעיכה וערבול של תמיסת המזון; התחלת פירוק כימי של חלבונים
- תרסריון תחילת המעי: המשך פירוק כימי של החלבונים; הפיכת השומנים לתחליב; מים ומינרלים נספגים בתאי דופן המעי
- המעי הדק: השלמת פירוק כימי של חלבונים לחומצות אמיניות; המשך פירוק כימי של שומנים; נמשכת ספיגה של חד-סוכרים, חומצות אמיניות ומים הנספגים לדם
- המעי הגס: מעבר מים נוספים דרך תאי דופן המעי לדם הצטברות שיירי מזון והפיכתם לצואה
- למעי הישר והחוצה דרך פי הטבעת
באיור 2.1 רואים את מערכת העיכול כולה. מערכת העיכול היא צינור ארוך, שראשיתו בפה וסופו בפי הטבעת.
כפי שרואים באיור, חלל הצינור ,כלומר פנים מערכת העיכול ,אינו חלק מהסביבה הפנימית של הגוף, אלא המשך של הסביבה החיצונית. לכן כל עוד החומרים המתעכלים נמצאים בחלל מערכת העיכול, הם עדיין לא הפכו לחלק מהסביבה הפנימית. לאחר שתהליך העיכול מסתיים, תוצרי העיכול עוברים ממערכת העיכול אל הדם, ורק אז הם הופכים לחלק מהסביבה הפנימית של הגוף.
*41*
(בספר תרשים)
פה - (מעבר בוושט) - קיבה - תריסריון (תחילת המעי הדק) - - המעי הגס - למעי הישר והחוצה דרך פי הטבעת
- פה
פירוק מכני של המזון
ערבוב חלק מהמזון
פירוק כימי חלקי של פחמימות
- קיבה
מעיכה וערבול של תמיסת המזון
התחלת פירוק כימי של חלבונים
- תריסריון (תחילת המעי הדק)
המשך פירוק כימי של פחמימות וגמר הפירוק
המשך פירוק כימי של חלבונים
הפיכת שומנים לתחליב
מים ומינרלים נספגים בתאי דופן המעי ועוברים לדם
- המעי הדק
השלמת פירוק כימי של חלבונים לחומצות אמיניות
המשך פירוק כימי של שומנים
חד-סוכרים, חומצות אמיניות, מים ומולקולות קטנות אחרות נספגות בתאי דופן המעי, ועוברות לדם. גם שומנים עוברים לדם. עם הספיגה של תוצרי הפירוק בדם, תהליך העיכול מסתיים
- המעי הגס
מעבר מים נוספים דרך תאי דופן המעי לדם
הצטברות שיירי מזון והפיכתם לצואה
פירוק חלקי של סיבים
*42*
- הפירוק המכני של המזון מתחיל בפה.
- מהפה המזון עובר דרך הוושט לקיבה.
- בקיבה מתרחש פירוק סכני וכימי של המזון.
- מהקיבה המזון עובר לתריסריון ולמעי הדק, ושם נמשך הפירוק הכימי.
- במעי הדק המזון המעוכל עובר לדם, ונכנס לסביבה הפנימית.
- בכבד נוצרים מיצי עיכול חשובים המגיעים לתריסריון. הכבד משתתף גם בפירוק חומרים ובהעברתם לסביבה הפנימית.
- במעי הגס מסתיים מסע עיכול המזון.
למה חומרי המזון מתפרקים? לאבני הבניין, כלומר למולקולות המרכיבות אותם.
*42*
תחנה א - הפה. הפירוק המכני של כל חומרי המזון מתחיל בפה. השיניים הטוחנות מפרקות הכול לפירורים, הלשון מערבלת אותם, והם מתערבבים ברוק והופכים לעיסה כמעט נוזלית. הפחמימות הן הראשונות שמתחילות לעבור פירוק כימי,כבר בפה. ברוק נמצא אנזים המפרק את העמילן למרכיבים קטנים יותר.
פחמימות במזון: העמילן הוא הפחמימה הנפוצה ביותר במזון. עמילן הוא המרכיב העיקרי של כל סוגי הדגן, לכן הוא נמצא בכל מאכל בצק שתאכלו, מלחם ועד עוגה, אטריות, שקדי מרק או פסטה, וכן באורז, בקינואה ובתירס. סוג הלחם אינו משנה: לחם דגנים או לחם מקמח מלא או משיפון או מכל דגן אחר. בכולם העמילן הוא המרכיב העיקרי. עמילן נמצא בשפע גם בתפוחי אדמה, שאינם דגן. פחמימות נוספות הן כל הסוכרים למיניהם: סוכר לבן רגיל, סוכר חום, סוכר פירות וגם דבש, דבש תמרים (סילאן) ודבש חרובים. שני האחרונים מכילים גם מעט תרכובות נוספות מלבד סוכר. במערכת העיכול כולם מתפרקים לאבני היסוד שלהם, ובראש ובראשונה הסוכר גלוקוז. סוכרים נוספים שמגיעים מהמזון הם סוכר הפירות - פרוקטוז וסוכר החלב - לקטוז.
התאמת מבנה לתפקוד: השיניים והלשון. השיניים הקדמיות חותכות את המזון לחתיכת קטנות, אך עיקר הפירוק המכני נעשה על-ידי השיניים הטוחנות. הטוחנות מצוידות בזיזים קשים, שמתאימים אותן לתפקודן: הן טוחנות את פירורי המזון לחלקיקים זעירים. במקביל, הלשון גמישה ומחוברת בבסיסה לשרירים. היא מערבבת את חלקיקי המזון ברוק, ויוצרת מהם עיסה רכה, כמעט נוזלית.
לרוק יש תפקוד נוסף. תגלו אותו בתצפית הפשוטה הבאה, שאפשר לערוך במטבח.
*43*
1. חפיסה קטנה של ממחטות נייר נקיות ויבשות.
2. חומרים לטעימה: כפית יבשה עם מעט סוכר, כפית יבשה עם מעט מלח
1. יבשו את הלשון מהרוק על-ידי ניגוב בממחטת נייר יבשה.
2. הניחו על הלשון היבשה מעט סוכר. חכו 2-3 שניות (ספרו עד שתיים) ושטפו אותו.
3. יבשו שנית את הלשון, ונסו לטעום מלח באותו אופן. סלקו את המלח.
4. חכו כמה שניות, עד שתרגישו שהלשון שוב לחה מרוק.
5. חזרו yל ניסיונות הטעימה של הסוכר והמלח.
6. בגמר התצפית כתבו מה אתם מסיקים ממנה על חלקו של הרוק בטעימה.
תחנה ב - הקיבה. בקיבה נמשך הפירוק המכני. שרירי הקיבה מתכווצים, מערבלים בכוח את חלקיקי המזון המגיעים מהפה, ומפרקים אותם לחלקיקים זעירים יותר, התוססים במיץ הקיבה. בקיבה נמשך הפירוק הכימי של הפחמימות לסוכרים קטנים יותר. הוא מסתיים בהפיכת כל הסוכרים שהיו במזון, לחד-סוכרים. הגלוקוז שהוא חד-סוכר, הוא תוצר העיכול הראשי של כל הפחמימות, גם המורכבות, והוא עובר ממערכת העיכול לדם.
חלבונים במזון: כל החלבונים, מהחי ומהצומח, מתפרקים בתהליכי הyיכול לאבני הבניין שלהם שהן חומצות אמיניות. אין הבדל בין חומצה אמינית שמקורה בחלבון מהחי, לבין חומצה אמינית שמקורה בחלבון מהצומח. קיימות 20 חומצות אמיניות חיוניות, שהגוף חייב לקבל במזונו. חלבונים מהחי מכילים את כל ה-20. בחלבונים מהצומח חסרות כמה חומצות אמיניות, אבל מאכלים צמחיים שונים מכילים צירופים שונים שלהן. לכן אם אדם צמחוני אוכל מזון צמחי מגוון המכיל אגוזים ושקדים וגם קטניות, הודות לצירוף של כל המאכלים גופו מקבל את כל החומצות האמיניות שהוא זקוק להן.
התאמת מבנה לתפקוד: הקיבה בנויה בצורת שק. הדפנות שלה עשויות שרירים חזקים מאוד. שרירי הקיבה מתכווצים ומתרפים בגלים, ומאפשרים לדופנות הקיבה למעוך ולערבל את תערובת המזון הנוזלית שנמצאת בה. פני השטח של הקיבה מכוסים בשכבה רירית עבה. שכבה זו מגנה על תאי האפיתל שמצפים את הדפנות, מפני החומצה החזקה שנמצאת בקיבה.
למרות ההגנה של השכבה הרירית, תאי האפיתל של דופנות הקיבה שורדים בסביבה החומצית רק כשלושה ימים. את מקומם תופסים תאים חדשים. התחדשות תאי האפיתל של הקיבה היא מתהליכי ההתחדשות המהירים ביותר בגוף!
*44*
תחנות ג-ד - התריסריון והמעי הדק. הפירוק המכני של עיסת המזון הסתיים בקיבה. בתריסריון נמשך הפירוק הכימי של החלבונים, ומתחיל פירוק השומנים. מיצי עיכול שמגיעים מהכבד מפזרים את טיפות השומן, מקטינים אותן למיקרו-טיפות זעירות ביותר, ויוצרים מהן תחליב. בהמשך אנזימים תוקפים את טיפות השומן המיקרוסקופיות, ומפרקים אותן בהדרגה. השומנים מתפרקים לאבני הבניין שלהם: חומצות שומן ואלכוהול מסוג מסוים שנקרא גליצרול (זה אינו האלכוהול המוכר ממשקאות אלכוהוליים).
הפירוק הכימי של החלבונים והשומנים נעשה במהלך דרכם לאורך המעי הדק.
שומנים במזון: שומנים מצויים במאכלים מהחי, בעיקר בבשר, בחלב ובתוצרת חלב. בחומרים מהצומח מקובל לקרוא להם שמנים. הם נמצאים בכמויות גדולות באגוזים למיניהם, בזרעים כמו שומשום (לכן גם בטחינה ובחלבה), בבוטנים ובזרעי חמנית, באבוקדו, וכן באגוזי קוקוס שהם מקור לשמן דקלים.
ומה בדבר ויטמינים, מינרלים? מה קורה להם במערכת העיכול?
הוויטמינים הם קבוצה לא אחידה של תרכובות. כמה מהם מסיסים במים ואחרים מסיסים בשומנים. הם בנויים ממולקולות קטנות שעוברות במערכת העיכול ומגיעות ממנה לדם בלי לעבור פירוק כימי. חלק מהוויטמינים נספגים במעי ועוברים לדם רק כשהם קשורים לחלבונים מיוחדים הנושאים ומעבירים אותם דרך תאי האפיתל שבדופנות המעי הדק. ויטמינים נמצאים במידה שונה במגוון רחב של מזונות מהחי ומהצומח. עם זאת, יש ויטמינים שמצויים במיוחד בפירות ובירקות, ולא במאכלים מהחי. כדי להימנע מחסר בוויטמינים חשוב לגוון את המזון בפירות או בירקות.
@ הפנייה לאתר קראו על המקורות השונים לוויטמינים. היעזרו באתר של ויקיפדיה, באתר רכס ובאתרים נוספים. ענו על השאלות הבאות:
1. איזה סוג מזון מספק את הכמות הגדולה ביותר של ויטמינים מקבוצת B?
2. איזה ויטמין נמצא רק במאכלים מהצומח?
3. הורים לילדים שגדלים באירופה מקפידים שילדיהם יקבלו ויטמין D בקביעות. בישראל חשוב פחות להקפיד על כך, אך שוויטמין D חשוב מאוד לגדילה ולהתפתחות תקינה של העצמות. מדוע?
4. מהו הוויטמין שהאספקה שלו נפגעת במיוחד כאשר אדם סובל משלשול קשה? הסבירו את תשובתכם.
*45*
המינרלים, המכונים גם מלחים, הם חומרים יוניים קטנים מאוד. הם אינם משתנים כלל במערכת העיכול. מאחר שהם נמצאים בסביבה מימית, הם נפרדים ליונים, ובצורה זו הם נספגים בדם. לדוגמה, המלח נתרן כלורי מגיע לדם בצורת יונים של נתרן ויונים של כלור. באופן דומה מגיעים לדם גם יונים של אשלגן ושל סידן. מינרלים נמצאים במגוון רחב של מזונות מהחי ומהצומח. מי שאוכל מזון מגוון מכל הסוגים, אינו צפוי לסבול מחסר במינרלים. גם במים שאנחנו שותים יש מינרלים, חלקם נמצא במים באופן טבעי ואחרים מוספים בעקבות הוראה של משרד הבריאות.
התאמת מבנה לתפקוד: תאי האפיתל הסופגים את תוצרי העיכול ומעבירים אותם לדם, מכסים את כל שטח דופנות המעי. המעי עצמו מפותל מאוד (ראו איור 2.1), והפיתולים הרבים הם שמאפשרים לצינור הארוך הזה להתכנס בתוך נפח שאינו גדול מאוד. אורך המעי הדק של אדם נע בין 7-9 מטרים. נוסף על כך, הדפנות עצמן מפותלות מאוד ורבות קפלים. הפיתולים הרבים מגדילים מאוד את שטח הפנים הכללי של המעי. הודות לכך גדל השטח שדרכו תוצרי הפירוק יכולים להיספג מחלל המעי ולעבור לדם. שטח הספיגה הכולל של דופנות המעי הדק בגופו של אדם בוגר הוא בממוצע 250 מ"ר. שטח עצום זה חיוני לספיגה מלאה של כל תוצרי העיכול מהמעי לדם.
דופנות המעי שריריות, והן מתכווצות לסירוגין בתנועת התכווצות גלית. תנועה זו דוחפת את החומרים המתעכלים, ומניעה אותם הלאה לאורך המעי.
*45*
למה אנו מדגישים כל כך את שטח הפנים הגדול של המעי הדק? גודל שטח הפנים של תא, רקמה או איבר, קובע את היעילות שבה יתרחשו בהם תהליכים שונים. כדי להבין את חשיבות העובדה הזאת, נסתכל תחילה על תא יחיד ואחר כך נחזור למעיים.
תא מקבל את כל החומרים החיוניים לקיומו מהסביבה, כלומר המים, החמצן וחומרי המזון החודרים אליו על פני כל שטח קרום התא. שטח הפנים של התא חייב להיות גדול במידה מספקת, ביחס לנפח הכללי של התא, כדי שהחומרים ייכנסו לתוכו במהירות וביעילות ויאפשרו לו להתקיים. נראה מה יקרה לתא, אם שטח הפנים שלו לא יהיה גדול ביחס לנפחו.
נדמה את התא לקובייה. ברור שלתאים בטבע אין צורות הנדסיות מדויקות, אך הדימוי הזה קרוב למציאות במידה מספקת לצורך ההמחשה.
התבוננו בתרשים שבאיור הבא.
כל התאים החיים בטבע, בין אם הם יצורים חד-תאיים ובין אם הם תאים בנוף של רב-תאיים, הם תמיד בגודל מיקרוסקופי. אין תא בטבע שגודלו שני סנטימטרים. למעשה, גודלם של רוב התאים בבעלי חיים נע בין 10 ל-30 מיקרונים, ומיקרון הוא אלפית המילימטר! תאים של צמחים עשויים להיות גדולים יותר, עד 100 מיקרון, כעשירית המילימטר. מעל לגודל כזה, מהירות מעבר החמצן לתא דרך פני השטח לא תספיק לספק חמצן לכל נפח התא בקצב הדרוש לקיומו.
*46*
(בספר איור, היעזר במנחה)
ניזכר לרגע בשיעור גיאומטריה, ונעשה קצת חישובים שאינם קשים במיוחד.
אורך הפאה | שטח פני הקובייה | נפח הקובייה | היחס שטח/ נפח |
a=4cm | שטח פאה אחת:4*4לקובייה 6 פאות.שטח המעטפת הוא (השלימו): -- | אורך כפול רוחב כפול גובה שווההשלימו : -- | השלימו: -- |
a=1cm | -- | -- | השלימו: -- |
המסקנה מהחישובים האלה היא:
בתא קטן קצב כניסת החמצן דרך כל שטח פני התא מספיק כדי לספק חמצן לכל נפח התא. העיקרון הזה חל גם על כניסה של מים וחומרי מזון לתא. הוא חל גם על יציאה של חומרי פסולת מהתא. התא נפטר מחומרי הפסולת המזיקים במהירות וביעילות, משום שהם יוצאים ממנו דרך כל שטח הפנים שלו, הגדול יחסית לנפחו.
ועכשיו נחזור למעיים.
התופעה הזאת, של איברים שיש בהם יחס גדול במיוחד בין שטח הפנים לנפח, מתקיימת בעוד מערכות ואיברים רבים בגוף. תפגשו בה כשתלמדו על מבנה הריאות, על כלי הדם, על תאי הדם ועל חלקים אחרים בגופכם.
*47*
*47*
האם אתם צמחונים?טבעונים?ואיך מתייחסים לכך ההורים או מבוגרים אחרים סביבכם? צעירים רבים בוחרים היום להיות צמחונים, ויש גם מי שמעדיפים טבעונות. הגישות האלה למזון קשורות לעמדות אישיות ולרגשות, ולפעמים הן מעוררות ויכוחים או חילוקי דעות קשים. כל אדם זכאי להחזיק בעמדה אישית ביחס למזון, ולאכול את מה שמתאים לו, אבל לפני שמתווכחים על עמדות, חשוב להכיר את העובדות הביולוגיות.
גוף האדם, ובעיקר מערכת העיכול שלו, מותאמים לאכילה של כל סוגי המזון, מהחי ומהצומח. הראיות לכך הן מוצקות ומבוססות היטב.
את ההתאמה למזון קובעים לפי שני מרכיבים מרכזיים במבנה של מערכת העיכול:
א. מבנה הפה והשיניים.
ב. אורך המעיים וגודל שטח הספיגה שלהם.
(בספר שלושה איורים, היעזר במנחה)
א. אוכל צמחים
ב. טורף (אוכל בשר)
ג. אוכל כל
מבנה הפה והשיניים. הסתכלו באיור, והבחינו בהבדלים במבנה הלסתות ובמבנה השיניים. הלסת התחתונה של אוכל הצמחים רחבה באופן בולט. העצם הרחבה מספקת אחיזה לחבילות שרירים גדולות, המאפשרות לעיסה ממושכת. לאוכל הצמחים יש שיניים טוחנות גדולות. הן מותאמות ללעיסה ממושכת, לשחיקה ולפירוק מכני של סיבים צמחיים כגון תאית ואחרים, שהם המרכיב העיקרי של עלים, עשבים, שורשים, קליפות גזע, קליפות זרעים ועוד. לאוכלי צמחים אין ניבים כלל. יש להם שיניים חותכות רק בלסת התחתונה.
הלסת של הטורפים ארוכה אך רחבה פחות מזו של אוכלי צמחים. גם היא מספקת בסיס לשרירים חזקים מאוד, אך פעולת הלעיסה שנדרשת מהטורף אינה ממושכת כל כך כמו אצל אוכלי צמחים. לטורפים יש ניבים חדים ושיניים חותכות חדות.
*48*
הלסתות של אוכלי כול קצרות יחסית מאלה של טורפים, וקטנות במידה ניכרת מהלסת התחתונה של אוכלי צמחים.
(ריק) | אוכלי צמחים | אוכלי כול | טורפים |
טוחנות | -- | -- | -- |
ניבים | -- | -- | -- |
חותכות | -- | -- | -- |
(בספר שלושה איורים, היעזר במנחה)
- אוכל כל
- אוכל צמחים
- טורף
לאוכלי עשב הניזונים מצמחים בלבד יש מעיים ארוכים, פי 30-40 מאורך גופם. המעיים של אדם בוגר ארוכים בערך פי חמישה מאורך גופו.
על מעיים ארוכים וארוכים יותר
מעיים ארוכים הרבה יותר יש לבעלי חיים אוכלי צמחים. אצל אוכלי עשב כמו פרות או כבשים, אורך המעיים יכול להיות בין 30 ל-40 מטר. אורך המעי של פרות גדול בממוצע פי 25 מאורך גופן.
*49*
(ריק) | אוכלי צמחים | אוכלי כול | טורפים |
אורך המעי הדק | -- | -- | -- |
אורך המעי העיוור | -- | -- | -- |
אורך המעי הגס | -- | -- | -- |
מספר "קיבות" - מדורי עיכול שלפני המעי | -- | -- | -- |
(... פי כמה המעי שלכם ארוך מכם?
... מה שטח הכיתה שלכם?)
מלבד המבנה של חלקי מערכת העיכול, לאדם יש אנזימי עיכול המפרקים חומרי מזון מהחי ומהצומח באותה מידה של יעילות. לכן מנקודת מבט ביולוגית, האדם הוא יצור אוכל כול. דרך אגב, כל המינים בקבוצה שהאדם משתייך אליה מבחינה אבולוציונית - סדרת הקופים הגדולים דמויי האדם - כולם אוכלי כול. לקופים יש תדמית של אוהבי בננות ואגוזים, אבל למעשה הם אוכלים הכול: פירות, עלים, ביצים של עופות, והם גם טורפים גוזלים ואפילו קופים אחרים ממינים קטנים יותר. במיוחד נכון הדבר לגבי קופי-אדם (אורנג-אוטן, גורילה ושימפנזה).
בשנים האחרונות אפשר להיתקל בכתבות בעיתונות או באינטרנט, הטוענות שגוף האדם אינו מותאם לאכילת בשר. ויש גם מי שטוענים שאכילת בשר מזיקה לבריאות. כתבות אלה אינן מבוססות על מידע מדעי בדוק. הן נובעות מהשקפת עולם הדוגלת בצמחונות או בטבעונות כאורח חיים.
*50*
עכשיו תוכלו לבחון את העמדות שלכם בנוגע למזון, לצמחונות ולטבעונות. לפניכם שבעה היגדים. בחרו בהיגד אחד או שניים ונתחו אותו. חשבו מה העמדה שלכם ביחס להיגד, והחליטו אם אתם מסכימים לו או לא. זכרו שאתם צריכים לנמק את ההחלטות שלכם. אתם יכולים להסכים להיגד באופן חלקי, ולשנות אותו לפי הבנתכם. אבל תצטרכו להסביר למה אתם משנים אותו.
1. אני אוהב ביצים, אבל לא יכול לאכול אותן, כי אני יודע שהתרנגולות חיות בלולים בתנאים קשים מאוד.
2. אני לא מוותרת על בשר, אבל צריך לשנות את השיטות שבהן מגדלים בעלי חיים, כדי שלא יסבלו סתם.
3. צריך לייצר חטיפים רק ממקורות צמחיים, ואז לא תהיה בעיה לאכול מהם כמה שנרצה.
4. בני האדם הם לא צמחונים מטבעם, אז אין ברירה, צריך להמשיך לגדל בעלי חיים כמקור לבשר.
5. נכון שבני אדם יכולים לאכול בשר, אבל הם צריכים להפסיק לאכול בעלי חיים ולחיות רק ממזון צמחי.
6. לדעתי,כל אחד צריך לאכול את מה שמקובל בחברה שלו או לפי המסורת של המשפחה שלו.
7. אנשים בכל מיני ארצות אוכלים דברים שונים לגמרי. אז איך מחליטים שיש משהו שטוב לכולם?
חושבים במיוחד עליכם
צעירים בגיל הגדילה יכולים להיות צמחונים בלי שבריאותם תיפגע, בתנאי שיכללו במזונם גם חלבונים מהחי, ויצרכו מוצרי חלב ו/או ביצים. החלבונים מהחי וכן גם ויטמינים מקבוצת B וויטמין A חיוניים לגדילה ולהתפתחות תקינה. נוסף על כך, חשוב לאכול מגוון גדול של מאכלים מהצומח, העשירים יחסית בחלבונים, כדי לוודא שהגוף מקבל את כל החומצות האמיניות הדרושות לו. הכוונה היא בעיקר לקטניות כגון חומוס, שעועית, סויה, עדשים, בוטנים וכן לאגוזים ולשקדים.
*51*
שאריות של חומרים שלא התעכלו עוברות מהמעי הדק למעי הגס. במעי הגס הן יהפכו לצואה, שיוצאת מהגוף דרך פי הטבעת. החומרים שאינם מתעכלים ומגיעים למעי הגס, מכילים מרכיב מזוני חשוב שלא הזכרנו עד כה: סיבים תזונתיים.
סיבים תזונתיים במזון - במשימות שבהן חקרתם את פירמידות החזון, ראיתם שמאכלים רבים מן הצ1מח מכילים סיבים תזונתיים. הסיבים התזונתיים הם ח1מרים המכילים כמויות גדולות של פחמימה מורכבת ושמה תאית. האנזימים במערכת העיכול של האדם אינם מסוגלים לפרק את התאית, והיא אינה עוברת פירוק כימי כחלק מתהליך העיכול הרגיל. במשך שנים היה ידוע שהסיבים מעודדים את תנועת המעי הגס, ומייעלים את הפינוי של שאריות החומרים הלא מע1כלים מתוכד אבל התברר שיש להם תפקיד חשוב גם מעבר לכך. מינים מסוימים של חיידקים, החיים במערכת העיכ1ל של האדם, מסוגלים לפרק את התאית. חלק מתוצרי הפיר1ק של תאית הם סוכרים פשוטים יותר, שתאי הגוף מסוגלים לנצל כחומרי גלם. ת1צרי פירוק נוספים הם חומצות ש1מן קצר1ת, שנספגות ועוברות מדופן המעי לדם ומגיעות עם הדם לכבד. בדרך זו הגוף מפיק תוספת של חומרי גלם וגם מקור אנרגיה, מחומרים שאנזימי העיכול שלו אינם יכולים לפרק.
מן הקצרות, המתקבלת מפירוק של סיבים על ידי חיידקים, משמשת מקור חזון מיידי לתאים שבדופן המעי הגס, כלומר לתאים שלנו.
נוסף על כך, חלק מתוצרי הפירוק משמש מזון לחיידקי המעי עצמם.
למה חשוב לנו להזין את חיידקי המעיים? מתברר שהח"דקים החיים במעיים שלנו, בעיקר במעי הגס, מועילים לנו בדרכים רבות, מעבר לתוספת הממן והאנרגיה שהם ומרמים לנו. על חשיבותם הגדולה של חיידקי המעיים קראו בהמשך הפרק.
חשיבות מספת של סיבי התאית טמונה בכך שהם מעודדים את תנועת המעי הגס, ומייעלים את הפינוי של שאריות הח1חרים הלא מעוכלים מתוכו. סיבים תזונתיים נמצאים בכל המאכלים מהצומח. הריכח שלהם גב1ה במיוחד בקליפות של פירות, בעלים יר1קים מכל המינים, בירקות כגון כרובית, ברוקולי, גזר (גם מקולף) ובקליפות של זרעי דגנים כג1ן חיטה או אורז (לכן חש!ב לאכול אורז מלא, שמשמעותו גרגרי אורז בקליפתם, או לחם מחיטה מלאה).
*52*
*52*
במערכת העיכול עוברים בממוצע בכל יממה כתשעה ליטרים של נוזלים. שני ליטרים מקורם במזון. השאר מגיעים ממיצי עיכול שונים שנוצרים בכבד ובלבלב, ונכנסים לתריסריון. מכל הכמות הזו, רק כ-100 סמ"ק של נוזל יוצאים בצואה. פירוש הדבר שמתקיימת ספיגה חוזרת של מים דרך דופנות המעיים אל הדם, והיא יעילה מאוד. בערך 99 אחוזים מהמים שעוברים במעיים חוזרים לדם. רוב הספיגה החוזרת מתרחשת במעי הדק. אבל חלק חשוב ממנה נעשה במעי הגס. כמו במקרים רבים אחרים בגוף, אנחנו מרגישים בחשיבות הספיגה החוזרת כאשר יש תקלות. זיהום של מערכת העיכול בחיידקי מעיים שגורמים שלשול, ממחיש כמה נחלים אנו מאבדים כאשר משהו מפריע לתפקוד התקין של המעי הגס.
התאמת מבנה לתפקוד: גם דופנות המעי הגס מצוידות בשרירים, ונעות בתנועות התכווצות חזקות. שטח הפנים של הדפנות קטן בהרבה משטח הפנים של המעי הדק, מבנה המתיישב עם העובדה שהספיגה של חומרים מהמעי הגס לדם מעטה יחסית. עם זאת, המעט שנספג - בעיקר מים - נספג ביעילות גבוהה. היעילות מוסברת בכך שמעבר המים מחלל המעי דרך דופן המעי אל הדם נעשה באוסמוזה. ההסבר לתנועה האוסמוטית של המים נעוץ בהבדלים בין סביבות נוזלים שונות המתקיימות במעי: בחלל המעי, ברווחים שבין הבליטות של תאי האפיתל, ובתוך השכבה הרירית המצפה את דופן המעי.
האם חשבתם אי פעם שהגוף שלכם הוא בית למיליארדים של דיירי משנה? בגופו של כל אחד מאיתנו שוכנת אוכלוסייה ענקית של מיקרואורגניזמים שונים: חיידקים, נגיפים, פטריות מיקרוסקופיות ועוד. למעשה, מספרם הכולל של המיקרואורגניזמים בגוף האדם גדול פי עשרה ממספר התאים שלו עצמו, וכמעט כולם שוכנים במעי הגס. הרוב הם חיידקים, והם ידידינו הטובים ביותר.
החיידקים מסייעים בפירוק חלק מחומרי המזון המעטים המגיעים למעי הגס. אולם תרומתם לבריאותנו אינה מסתכמת בסיוע בעיכול המזון. החיידקים המועילים מונעים התרבות של חיידקים גורמי מחלות, שמצליחים להגיע לעתים למעי. רבים מחיידקי המעיים גם מייצרים ומפרישים כמויות קטנות של ויטמינים חשובים: ויטמין K החיוני לקרישת הדם, וויטמין B12 החיוני למערכת העצבים ולייצור תאי דם. אולם לרוב לא די בכמויות הוויטמינים שמייצרים החיידקים, וחשוב לקבל ויטמינים אלה גם במזון. דרך אגב, החיידקים תופסים את רוב נפח הצואה.
*53*
@ הפנייה לאתר הכירו מושג: מיקרוביום
(בלועזית microbiome). זה השם הכללי שנתנו חוקרים לכל אוכלוסיית המיקרואורגניזמים, חיידקים ואחרים, שחיים בתוך גוף האדם ועליו.
קראו על המיקרוביום באתר של רכס.
1. הכינו רשימה של מילים קשות שאתם מוצאים במאמר. היעזרו במורה, וחפשו את ההגדרות של המושגים באתר ויקיפדיה או באתר אינפומד. היעזרו גם בהסברי המונחים המצורפים להלן. הכותב באתר ויקיפדיה משתמש במלה "מיקרובים" כדי לתאר את כלל מיני המיקרואורגניזמים שנמצאים בגוף.
קרביים = כינוי לאיברים הפנימיים של הגוף, בעיקר המעיים
רצף גנים = ההרכב הפנימי של הגנים, רצף אבני הבניין של הדנ"א
פרופיל של אוכלוסייה = תיאור מפורט של מיני המיקרואורגניזמים השונים המצויים באוכלוסייה
2. ענו על השאלות הבאות:
א. מדוע היה קשה לחקור את המיקרוביום עד לעת האחרונה?
ב. איזו התפתחות מקלה על הניסיונות לחקור את המיקרוביום?
ג. מדוע חשוב לחוקרים להכיר היטב את הגנים של חיידקים מהמיקרוביום?
ד. האם אצל כל בני האדם נמצאים במעי אותם מינים של חיידקים?
ה. לדעת המדענים, איזו מחלה של המעי הגס קשורה לאוכלוסייה של החיידקים שנמצאים בו?
ו. תארו דרף לטיפול במחלת המעיים, שמתבססת על אוכלוסיית החיידקים במקום על תרופות.
כיום נושא המיקרוביום נמצא בחזית המחקר. מחקרים רבים מעידים על חשיבותם של החיידקים במערכת העיכול, על חלקם בשמירה על ההומאוסטזיס, בהשפעתם על משקל הגוף, בקשר שבין אוכלוסיות חיידקים שונות לבין מערכת העצבים ועוד ועוד. אוכלוסיות של חיידקים משתנות עקב מעבר מצורת אכילה אחת לאחרת, מעבר בין ארצות או שינוי בסביבת החיים, ובעקבות זאת מושפעת כל מערכת החיסון. יש מחקרים המצביעים על כך שאוכלוסיות המיקרוביום שונות בין אנשים שונים. הבדלים במיני החיידקים המאכלסים את המעי של בני אדם שונים, עשויים להסביר הבדלים ברגישות למזונות, הבדלים ביעילות העיכול ועוד.
המפורסם בחיידקי המעיים - א. קולי
רוב האנשים, כשהם שומעים על חיידקים במעיים, נזכרים מיד בשם "קולי". בכל מיליליטר של תכולת המעי יש כ-10^10 חיידקי א. קולי, שאינם מזיקים לנו כלל. ההפך, חיידקים אלה הם היצרנים העיקריים של ויטמין K בגופנו. אז למה שמם קשור דווקא בתחושות שליליות? בגלל מספרם העצום, החיידקים האלה משמשים מדד לזיהום סביבתי, בעיקר זיהום של מים ומזון. נוכחות של חיידקי א. קולי במי שתייה מעידה כי נוצר מגע בין צנרת מי השתייה לבין צנרת ביוב, ובביוב עלולים להימצא חיידקים גורמי מחלות ממינים שונים.
*54*
מאין מגיעים חיידקים גורמי מחלות אל מערכת העיכול?
הקיבה היא "מכשיר חיטוי" העולה. רוב החיידקים והנגיפים המגיעים אליה מבחוץ, ממזון מזוהם למשל, אינם שורדים בסביבה החומצית החזקה, וגם אינם עמידים לאנזימים מפרקי החלבונים שנמצאים בקיבה. אבל לפעמים קורה שחיידקים מזיקים מצליחים בכל זאת לשרוד בקיבה, ולהגיע למעיים. כאשר אדם ניזון ממזון מזוהם או שותה הים מזוהמים, כמות החיידקים או הנגיפים המגיעים לקיבה גדולה כל כך, שחלק מהם הצליח לעבור דרכה. בעיקר אם מצבו הבריאותי של האדם ירוד בגלל רעב, מחסור בוויטמינים, חשיפה ממושכת לקור או כל הגורמים האלה יחד.
החיידקים המזיקים מתיישבים על פני שטח המעי הורסים את התאים המפרישים אנזמי עיכול, ומפריעים לתהליך העיכול. הם גם פוגעים בספיגת המים מהמעי אל הדם, ובכך גורמים איבוד נוזלים בכמויות גדולות. אנחנו מכירים את המצב הזה בשם שלשול. השלשול אינו אלא צואה המכילה כמויות גדולות של מים, וכמובן גם של חיידקים. למעשה, השלשול משחרר את המעיים מהזיהום, אך חשוב להחזיר להם, ולגוף כולו, את המים ההולכים לאיבוד.
מי הם המזיקים העיקריים?
חיידקי הסלמונלה מתרבים בבשר מזוהמ ובביצים שמקורן בסביבה לא נקייה. החיידקים יכולים להתיישב גם בבשר שהיה נקי, אך הוחזק יותר משעה בלי קירור. חיידקי כולרה שכיחים במים מזוהמים, ובאזורים שמערכות המים והביוב בהם אינן מופרדות כראוי. במקומות שבהם משקים ירקות במי ביוב, שכיחות הזיהומים גדולה במיוחד. חיידקי כולרה תוקפים את הדפנות הפנימיות של המעיים בעוצמה כזו, שהם ממש מפרקים את שכבת התאים המצפה את הדופן. זיהום בכולרה גורם איבוד נוזלים קשה במיוחד, ואף יכול להסתיים במוות. חיידקי שיגלה נמצאים בתבשילים שונים שהוכנו בתנאי היגיינה ירודים. מיונז לא טרי, או מיונז שעמד זמן מה מחוץ לחקרר, הוא בית גידול חביב על חיידק בשם סטפילוקוקוס, הגורם קלקולי קיבה קשים.
*55*
*55*
באיור של מערכת העיכול (איור 2.1) רואים שגם הכבד קשור למערכת. כדאי להכיר אותו קצת יותר.
בכבד מתרחשים תהליכים רבים ומגוונים יותר מאשר בכל שאר איברי הגוף, למעט המוח. לא נפרט כאן את כל הפעולות המסובכות המתרחשות בכבד, אך נתאר בקיצור כמה מהחשובות ביותר שבהן.
בגופו של אדם בריא, ריכוז הגלוקוז בדם תמיד נשמר בגבולות צרים מאוד. לא חלים בו שינויים ניכרים גם לאחר ארוחות הכוללות פחמימות. איך זה קורה? ראיתם שכל הפחמימות מתפרקות במערכת העיכול, ותוצר הפירוק הסופי הוא החד-סוכר גלוקוז. הגלוקוז עובר מאיברי מערכת העיכול, ונספג בכלי דם שנמצאים בדופנות המעיים. כלי הדם האלה מגיעים לכבד. תאי הכבד הופכים חלק מהגלוקוז לרב סוכר בשם גליקוגן, שנשאר בתאי הכבד. בדם נותר גלוקוז בכמות המספיקה לצורכי התאים בגוף, אך לא מעבר לזה.
הגליקוגן הוא חומר אגירה. הוא נאגר בכבד, ואם יורדת רמת הגלוקוז בדם, הגליקוגן שבכבד מתפרק והופך שוב לגלוקוז, הנכנס לדם ומגיע איתו לכל התאים בגוף.
בכבד מתרחש תהליך נוסף המסייע בשמירה על רמה תקינה של גלוקוז בדם. אנזימים בתאי הכבד משנים חומצות אמיניות, שמקורן בפירוק חלבונים, ויוצרים מהן גלוקוז.
- כאשר יש עודף גלוקוז בדם, הכמות העודפת הופכת לגליקוגן הנאגר בכבד.
- כאשר יש חסר בגלוקוז בדם, הגליקוגן בתאי הכבד הופך חזרה לגלוקוז. נוסף על כך, תאי הכבד מייצרים גלוקה מחומצות אמיניות.
הודות לתהליכים האלה, הכבד למעשה מאזן באופן תמידי את כמויות הסוכר בדם. בכך הכבד משתתף בשמירה על יציבות הסביבה הפנימית, בדם וגם בתאים. זכרו שמדובר בגופו של אדם בריא. בהמשך תכירו מצבים שבהם פעולת הכבד אינה מספיקה, ורמת הסוכר בדם חורגת מהמצב התקין.
*56*
(בספר איור, היעזר במנחה)
רבים מהחלבונים הדרושים לגוף נוצרים בתאי הכבד מחומצות אמיניות, שמגיעות אליו ממערכת העיכול. מצד שני, מתקיימת בו פעילות רבה של פירוק חלבונים. כאשר תאים זקנים מתים, החלבונים שבנו אותם מגיעים לכבד, ומתפרקים שם. מפירוק החלבונים נוצרים בכבד תוצרי פירוק עשירים ביסוד חנקן. התוצר הבולט ביותר הוא תרכובת בשם אמוניה. האמוניה מסיסה במים. אם היא תצטבר בתאים, בתמיסה המימית של הציטופלזמה, היא עלולה לשנות את רמת החומציות של התא, לערער את יציבותו הפנימית, ולסכן את חייו. תאי הכבד מונעים את המצב הזה. הם הופכים את האמוניה לתרכובת הנקראת שתנן (אוראה - Urea). השתנן מסיס מאוד במים, אך אינו משפיע על מידת החומציות של סביבתו. הוא גם אינו רעיל כשלעצמו. השתנן שנוצר בכבד מגיע עם הדם לכליות, ושם חלקו הגדול יוצא בשתן.
*57*
התהליך שבו אמוניה, הנוצרת מפירוק חלבונים בכבד, הופכת לשתנן, חשוב בשמירה על ההומאוסטזיס בסביבה הפנימית של התאים, ועל כן גם בגוף כולו.
(בספר איור, היעזר במנחה)
*57*
תפקוד חשוב נוסף של הכבד הוא פירוק תרופות. התרופות שאנו בולעים דרך הפה מגיעות עם הדם מהמעיים אל הכבד. אנזימים בתאי הכבד מפרקים אותן. כמה מתוצרי הפירוק הם החומרים הפעילים שלמענם נלקחה התרופה. תוצרים אחרים הם רעילים, ובתאי הכבד הם משתנים ונעשים רעילים פחות. לאחר מכן החומרים האלה מגיעים עם הדם אל הכליות, ומופרשים בשתן. הכבד מנטרל כך את רוב החומרים המזיקים המגיעים לגוף.
*58*
האלכוהול מסיס היטב במים, ואינו עובר פירוק כימי במערכת העיכול. הוא עובר במהירות רבה מהמעי לדם, ומגיע לכבד. בתאי הכבד נמצאים אנזימים המזרזים פירוק של האלכוהול. מקצת תוצרי הפירוק של האלכוהול הם רעילים, ומזיקים לתאי הכבד אף יותר מן האלכוהול עצמו.
שתייה מתונה של משקה אלכוהולי מדי פעם (כוס יין בארוחה או במסיבה) אינה מסוכנת כשלעצמה. הסכנה טמונה בשתייה מרובה שהופכת לנוהג קבע. אם מצטברת כמות גדולה של תוצרי פירוק האלכוהול בזמן קצר, הכבד אינו מצליח לפנות את כל הכמות בבת אחת. תוצרי הפירוק של האלכוהול, המצטברים בכבד לאורך זמן, גורמים דלקת, המובילה בהמשך להרס תאים בכבד. מותם של תאי כבד מרובים יוצר צלקות גדולות ברקמת הכבד, שהן הסימן האופייני למחלה ששמה "שחמת". ככל ששטח הצלקות גדל, והשחמת מתרחבת, קטן מספר תאי הכבד הבריאים, המבצעים את תפקודיו החשובים של הכבד. השחמת היא מחלה קטלנית: רבים מהמכורים לאלכוהול מתים ממחלה זו.
אז מה זה "ניקוי רעלים"?
בשנים האחרונות מתפרסמות מודעות באינטרנט ובעיתונים המבטיחות לאנשים טיפולים, בדרך כלל מדובר בדיאטות מסוימות, שנקראים "ניקוי רעלים". למעשה, בגופו של אדם בריא, ללא קשר למזון שהוא אוכל, אין "רעלים". החומרים המזיקים שנוצרים בעקבות בליעת תרופות, מנוטרלים בכבד. גם תוצרים מזיקים של פירוק מזונות, למשל תרכובות חנקניות המתקבלות מפירוק חלבונים, כל אלה מגיעים עם הדם לכבד, האנזימים בכבד מנטרלים אותם, והם מסולקים מהגוף בשתן. הפרסומות ל"ניקוי רעלים" מסתמכות על כך שאנשים רבים חשים תחושות לא טובות בעקבות אכילת מאכלים שונים. לעתים התחושות הלא נעימות נובעות מאכילת כמויות מוגזמות של מאכלים מסוימים. לעתים הן מתעוררות מפני שמערכת העיכול של האדם אינה מגיבה היטב למרכיב כלשהו במזון. כאשר אנשים מתפתים לדיאטה של "ניקוי רעלים", בשלב הראשון הם מתבקשים לצום יום שלם. בהמשך הם ניזונים מכמות קטנה מאוד של מזונות, לרוב נוזליים, מיצי ירקות או מיצי פירות.
*59*
מאחר שהם אינם מעמיסים כמויות מיותרות על מערכת העיכול, ונמנעים מאכילת מאכלים שאינם מתאימים להם (כגון ביצים, מאכלים שומניים, כמות גדולה של בשר או מיני מאפה, מוצרי חלב שמנים, ממתקים וכו'), הרגשתם משתפרת מאוד בעקבות הדיאטה. קל להם לחשוב שהם ניקו את הגוף מרעלים. למעשה, הם פשוט הקלו מאוד על מערכת העיכול, ושחררו אותה מעומס מיותר. אין בכך כל רע, ההפך. זו הקלה חשובה ומבורכת. אבל חשוב שהאדם יבין מה מתרחש בגופו, וכמובן אם מדובר בטיפול בתשלום - על מה הוא משלם.
ניקוי הרעלים הטבעי האמיתי שלנו נעשה בכבד. כל עוד נשמור על בריאותו, בלי עודף אלכוהול ובלי הגזמה עם שומנים, הוא יעשה את מלאכתו ביעילות ששום דיאטה לא יכולה להתחרות בהן. ההצלחה של טיפולים כאלה מלמדת דבר פשוט: צריך להימנע מהעמסת "מטען עודף" על מערכת העיכול. מגיע לה שננהג בה בהתחשבות, נגלה כמה המערכת הפרטית שלנו, המיוחדת רק לגופנו, יכולה לשאת בלי לגרום לה מאמץ שקשה לה לעמוד בו.
איזה חיסרון יש בדיאטה שצורכים בה רק סוג אחד של מזון לאורך זמן?
ספורטאים אינם אמורים להיעזר בתרופות ממריצות או בתרופות המחזקות את השרירים. מצפים מהם שישיגו את ההישגים הספורטיביים שלהם רק בזכות הכישרון, הכושר הגופני והאימונים הרבים שהם עושים. משום כך, ספורטאים מקצועיים נדרשים למסור שתן לבדיקה מדי פעם, ובמיוחד לפני תחרויות ספורט חשובות. יש כמה מקרים ידועים שבהם נמצא שספורטאים מפורסמים השתמשו בסמים ממריצים. הדבר התגלה בבדיקות שתן או בבדיקות דם.
א. על מה מבוססת הדרישה למסור שתן לבדיקה?
ב. איך מתקשר המידע על בדיקות שתן לספורטאים, להסבר על פינוי חומרים רעילים מהגוף על ידי הכבד?
*60*
ספורטאים שמתאמנים באופן קבוע ובתדירות גבוהה זקוקים לעתים לתוספי מזון, שיספקו להם את האנרגיה שהם מאבדים במהלך הפעילות הנמרצת. חשוב שתוספי מזון אלו יילקחו רק לאחר התייעצות עם רופאי ספורט או דיאטנים/דיאטניות המתמחים ברפואת ספורט.
האם בני נוער בגילכם שעוסקים בספורט במידה מתונה (משחקים בכדורגל או בכדורסל או רוקדים או מתעמלים פעמיים, שלוש בשבוע) זקוקים לתוספי חזון? הסבירו מדוע.
*60*
כפי שנאמר קודם לכן, בכבד מתרחשים מאות תהליכים שונים. המורכבות של הכבד ותפקודו גדולים כל כך, עד כי אין דרך להחליף כבד פגוע בתחליף מלאכותי כלשהו. אדם שלבו נפגע יכול להיעזר בתרופות ולחיות זמן מה כשהוא מחובר למכונת לב-ריאות, עד אשר יימצא בשבילו לב מתאים להשתלה. אדם שכליותיו מפסיקות לפעול, יכול להיעזר במתקן דיאליזה המחליף את פעולת הכליות, גם אם באופן חלקי. מצבו משתפר בהרבה אם מצליחים להשתיל לו כליה מתורם. אולם עדיין אין מכונה שיכולה להחליף את פעולת הכבד. המחקר הרפואי והטכנולוגי עדיין לא הצליח לייצר מכשיר שישמש תחליף לכבד, אפילו לזמן קצר. אנשים שהכבד שלהם פגוע, יכולים לשרוד בעזרת טיפול תרופתי, אך לפרק זמן מוגבל. הדרך העיקרית לעזור להם היא בהשתלת כבד בריא מתורם שנפטר, וקשה מאוד לאתר תורם כזה. כדאי להתייחס בכבוד לכבד שלכם!
*61*
בפרק זה הכרתם את מבנה מערכת העיכול ואת התחנות שעובר המזון במהלך עיכולו.
- ראיתם שהעיכול הוא תהליך מורכב של פירוק, הנעשה בשני שלבים: פירוק מכני ופירוק כימי.
- חזרתם על המושג פירמידת מזון, ובחנתם פירמידות מזון שונות.
- הכרתם את חלקי מערכת העיכול, וראיתם היכן מתרחש במערכת פירוק מכני, והיכן פירוק כימי.
- ראיתם היכן במערכת העיכול מתפרקים אבות המזון השונים, ומה קורה לוויטמינים, למינרלים ולסיבים התזונתיים המגיעים למעיים.
- למדתם שהאדם הוא אוכל כול ובחנתם את הגישות השונות לתזונה, המקובלות בחברה.
- הכרתם את הכבד ואת תפקודיו החשובים בשמירה על ההומאוסטזיס.
- גיליתם את החשיבות של מיקרואורגניזמים במערכת העיכול שלנו.
*62*
בדקו את עצמכם בעזרת השאלות הבאות:
1. מה ההבדל בין פירוק מבני לפירוק כימי?
2. היכן מתחיל הפירוק הכימי של סוכרים?
3. באיזה חלק במערכת העיכול נעשית הספיגה לדם?
4. איך משפיעים סיבים תזונתיים על מהלך העיכול?
5. המעיים הדקים מפותלים מאוד, והדפנות שלהם מרובות קפלים. מה תורם המבנה הזה לתהליך העיכול?
6. איך מותאם המבנה של הקיבה לתפקודה?
לפניכם רשימה של היגדים. סמנו את ההיגדים הנכונים ותקנו כל היגד שגוי.
א. ספיגה של מים מתרחשת רק במעי הדק.
ב. מעיים של אוכלי צמחים ארוכים בהרבה ממעיים של טורפים ומאלה של אוכלי כול.
ג. הפירוק הכימי של שומנים מתחיל בקיבה.
ד. הפירוק המכני של המזון מסתיים בפה.
ה. הימצאות חיידקים במעי הגס ובצואה היא סימן לזיהום.
ו. הכבד תורם לאיזון רמת הסוכר גלוקוז בדם.
ז. פירוק חלבונים בכבד הוא המקור לשתנן שנמצא בשתן.
ח. שתנן הוא חומר רעיל המסכן את חיי התאים.
ט. יצירת שתנן מאמוניה בתאי הכבד מונעת פגיעה בסביבה הפנימית של התאים.
י. כל תוצרי העיכול שנספגו מהמעיים ועברו לדם, מגיעים לכבד.
*63*
*63*
*63*
התחושה שלנו, שאנחנו קוראים לה "נשימה" (אוי, אני לא נושמת, מחניק כאן...), מבטאת את המצב שבו אוויר נכנס לריאות ויוצא מהן. בשפת המדע התהליך הזה נקרא "חילופי גזים". בתהליך זה אוויר נכנס לריאות, ויוצא מהן בהרכב שונה מעט. באוויר שנכנס לריאות יש חמצן רב יותר, ואילו באוויר שיוצא מהריאות, יש פחות חמצן ויותר פחמן דו-חמצני. חילופי גזים מתרחשים גם בסביבה הפנימית, בין הדם לתאים: כל תא בפני עצמו קולט חמצן מהדם ופולט אליו פחמן דו-חמצני.
למעשה, התאים הם אלה שצורכים את החמצן. החמצן מנוצל בתאים להפקת אנרגיה מחומרי המזון שהגיעו אליהם, בתהליך המכונה נשימה תאית. תכירו אותו בהמשך לימודיכם על התא.
מכיוון שהמלה "נשימה" היא זו המשמשת אותנו בחיי היומיום, נשתמש בה כאן למען נוחות הקריאה. עם זאת, חשוב לזכור כי מה שקורה במערכת הוא חילופי גזים. ההבדל בין חילופי גזים לבין נשימה תאית מוצג באיור 3.1.
(בספר שני איורים, היעזר במנחה)
א. חילופי גזים: אוויר נכנס דרך האף למערכת חילופי הגזים, ויוצא ממנה בשינויים קלים
- נכנס אוויר עם 20% חמצן ו-0.035% פחמן דו חמצני
- האוויר נכנס לריאות ויוצא מהריאות לאף והחוצה
- יוצא אוויר עם 16% חמצן וכ-4% פחמן דו חמצני
ב. נשימה תאית
- חמצן מגיע מהריאות דרך הדם לתאים
- חומרי מזון - מקור לאנרגיה - מגיעים ממערכת העיכול דרר הדם לתאים
- מים
- פחמן דו-חמצני
*64*
התאים הם שזקוקים לחמצן, אך הם אינם מסוגלים לקבל אותו במישרין מהאוויר. החמצן מגיע אל התאים הודות לפעולתן של שתי מערכות: מערכת הנשימה, המותאמת לקליטה של אוויר מהסביבה החיצונית ולהעברת חמצן מהאוויר לדם, ומערכת הלב וכלי הדם המובילה את החמצן אל התאים. בפרק זה תכירו את מערכת הנשימה.
*64*
מערכת חילופי הגזים, או מערכת הנשימה, מתחילה כמו מערכת העיכול בצינור רצוף הפתוח לסביבה החיצונית. אך שלא כמו במערכת העיכול, הקשר שלה עם הסביבה החיצונית מתקיים רק דרך פתח אחד. תחילתו של הצינור באף, וסופו בריאות. האוויר נכנס למערכת ויוצא ממנה דרך פתחי האף (ומקצתו דרך הפה). מערכת הנשימה במלואה מוצגת באיור 3.2.
(בספר איור, היעזר במנחה)
זהו באיור את איברי מערכת הנשימה: האף, הגרון, הקנה, הסמפונות והריאות.
בתוך האף אפשר לראות את מערות האף. (הלב אינו חלק ממערכת הנשימה).
*65*
מסלול האוויר במערכת הנשימה - האוויר נכנס לאף (גם לפה, נדבר על זה בהמשך), עובר ממנו לגרון ומשם לקנה. מהקנה האוויר עובר לשני צינורות שנקראים סמפונות, ומהם הוא נכנס לריאות. בתוך הריאות כל סמפון מסתעף לצינורות קטנים, ואלה מסתעפים לצינורות קטנים יותר, שמספרם עצום. הצינורות הקטנים נקראים סמפונינים, והמראה שלהם מזכיר עץ מרובה ענפים. כל סמפונין זעיר מסתיים בקצהו בשקיק כדורי סגור. כאן מסתיימת דרכו של האוויר במערכת הנשימה.
כניסת האוויר למערכת הנשימה נקראת שאיפה. הוצאת האוויר מהמערכת נקראת נשיפה.
מה קורה לאוויר בדרכו לריאות?
המרכיב | אוויר נשאף | אוויר ננשף |
חמצן | 21% | 16%-17% |
פחמן דו-חמצני | 0.035% | 4%-5% |
חנקן | 79% | 79% |
אדי מים | משתנה לפי לחות אוויר מקומית | 4%-5%. בד"כ גבוה מלחות האוויר הנשאף, למעט באקלים טרופי לח |
חלקיקי אבק, פיח | יש. כמויות משתנות לפי אזורים | במצב תקין, נקי מאבק ומפיח |
מיקרואורגניזמים | יש | משתנה |
1. כתבו במילים שלכם מהם שני השינויים הגדולים ביותר בהרכב האוויר הננשף, לעומת האוויר הנשאף. |
2. מהו לדעתכם ההסבר לכך שאין שינוי באחוז החנקן באוויר? כתבו את השערתכם.
*66*
4. כשאנו בריאים, בדרך כלל האוויר שאנו נושפים אינו הכיל חלקיקי אבק או פיח. נסו לשער מה ההסבר לכך.
5. ידוע לנו שכאשר אנחנו מצוננים ומתעטשים, אנו פולטים נגיפים לסביבה. מה דעתכם, האם כאשר אנחנו בריאים לגמרי, האוויר הננשף נקי מנגיפים וממיקרואורגניזמים? כתבו את ההשערות של חברי הצוות ואת הנימוקים שלהם.
*66*
נראה איך הותאם כל אחד מהאיברים האלה לתפקודו.
האוויר הנכנס לאף עובר דרך מערות האף. המערות מצופות בשכבת תאים שנקראת רירית האף. תאי הרירית מפרישים נוזל המעניק לאוויר לחות. במגע עם הרירית, האוויר גם התחממם מעט. הודות לכך, נמנעת כניסה של אוויר קר ויבש לריאות, והדבר תורם לשמירה על יציבות הסביבה הפנימית שלהן. תרומתן של הריריות מצטמצמת כאשר טמפרטורת האוויר קרובה לזו של הגוף, כ-37 מעלות צלזיוס, והלחות שלו גבוהה במיוחד. מצב כזה אופייני בעיקר לאקלימים טרופיים. בישראל שורר צירוף כזה של חום ולחות בימי הקיץ, במקומות כמו בקעת הירדן ולעיתים גם במישור החוף. באף נמצאים גם ריסים זעירים שמונעים מעבר של חלקיקי אבק, פיח ומזהמים אחרים אל חלקיה הפנימיים של המערכת. מהאף האוויר עובר דרך הלוע והגרון וממשיך בדרכו בקנה, וממנו עובר לסמפונות ונכנס לריאות.
הקנה מאפשר זרימה חופשית של אוויר דרכו. בדפנות שלו נמצאות מעין חגורות טבעתיות עשויות סחוס, המחזיקות אותו פתוח כל הזמן. (סחוס - רקמה חלקה מאוד, גמישה וקשיחה במידת-מה: פחות מעצם, אך יותר מהרקמות האחרות של הגוף. נוסף לגרון, סחוסים נמצאים בקצה האף, בתנוכי האוזניים ובין חוליות עמוד השדרה.) אפשר לראות אותן באיור 3.2. טבעות הסחוס מבטיחות שהקנה יישאר פתוח למעבר אוויר גם כשהופעל עליו לחץ מהצדדים, למשל כשגוש מזון עובר בוושט הצמוד לקנה. בקנה נמשך תהליך סינון האוויר שהתחיל באף. ריסים דקיקים בדופנות הקנה מתנועעים בתנועה גלית מתמדת בניגוד לזרימת האוויר. החלקיקים המזהחים נלכדים בריר המופרש בדופנות הקנה, ותנועת הריסים דוחפת אותם כלפי מעלה לכיוון בית הבליעה. אצל אדם בריא, כל החלקיקים המזהמים שנמצאים באוויר נבלעים באופן בלתי מורגש עם הריר, ואינם הגיעים לריאות.
*67*
הסמפונות, המסתעפים מהקנה, הם צינורות גליליים בעלי דפנות חלקות, שהאוויר זורם בהם ללא הפרעה. גם הדפנות של הסמפונינים הקטנים הן חלקות מאוד, מה שמונע חיכוך בעת מעבר האוויר דרכן.
אם נתבונן בתוך רקמת הריאה במיקרוסקופ, נגלה שהרקמה כולה בנויה ממיליונים של שקיקים זעירים, שנמצאים בקצות הסמפונינים הקטנים ביותר. למעשה, כל ריאה היא מעין אשכול של מיליוני שקיקים כאלה - נאדיות הריאה וכל אחת ממיליוני הנאדיות האלה מוקפת בכלי דם זעירים ביותר, שנקראים נימים דם.
מונח: "נאד" הוא מכל עור ששימש לנשיאת נוזלים בתקופות קדומות, וממשיך לשמש למטרה זו גם היום במקומות מסוימים בעולם. "נאדית" נגזרת מנאד. השם נועד לציין את צורתם של השקיקים הזעירים, כפי שנראו לחוקרים שבחנו אותן לראשונה במיקרוסקופ.
(בספר איור, היעזר במנחה)
א. חתך המראה את רקמת הריאה
ב. נאדיות ריאה מוקפות נימי דם
*68*
האוויר שנכנס לריאות מגיע לנאדיות הביאה. הדופן של כל נאדית בנויה משכבה אחת של תאי אפיתל שטוחים. שכבה דקיקה של נוזל מימי נמצאת בקביעות על פני שכבת התאים, בצד הפונה לחלל הנאדית. נאדיות הריאה מלופפות מכל צדדיהן בנימי דם. הנימים דקים מאוד, והדפנות שלהם בנויות גם הן משכבה יחידה של תאים שטוחים. קוטרם שבע אלפיות המילימטר, בקירוב.
החמצן שבאוויר הנאדית מומס בשכבת הנוזל הדקה המצפה את דופן הנאדית. החמצן המומס עובר בדיפוזיה דרך שכבת התאים של הנאדית, דרך דופן נים הדם שגם היא דקה מאוד, נכנס לנוזל הדם, וממנו לתאי הדם האדומים הנמצאים בו. תאי הדם האדומים הם המובילים את החמצן אל כל תאי הגוף. במקביל, פחמן דו-חמצני שנמצא בדם עובר בדיפוזיה לתוך הנאדיות. זהו תהליך חילופי הגזים. אל תאי הדם האדומים נחזור כשנכיר את מערכת ההובלה שלנו.
(בספר איור, היעזר במנחה)
א. מה מבטיח שתתקיים דיפוזיה של חמצן מהאוויר בנאדיות הריאה לדם?
ב. מה מבטיח שתתקיים דיפוזיה של CO[2] מהדם לנאדיות הריאה?
ג. האם אפשר להסתמך על כך שהבדלי הריכוזים האלה יישמרו תמיד? הסבירו את תשובתכם.
ההתאמה של מבנה הריאות לתפקודן מתבטאת גם בריבוי עצום של הנאדיות.
*69*
גם בריאות, כמו במעיים, אנו סגלים את החשיבות העצומה של שטם פנים גדול ביחס לנפח קטן. כשהריאות מתמלאות אוויר במלוא כושר קיבולן הן מסוגלות להכיל בין חמישה לשישה ליטרים של אוויר. לשם השוואה, זהו נפחו של סיר בישול בינוני-גדול. אולם שטח הפנים הבולל של כל הנאדיות מסתכם ב-100 מטרים רבועים, כשטחה של דירת ארבעה חדרים ממוצעת! כלומר, המבנה המיוחד של רקמת הריאה, המורכבת ממיליוני נאדיות, מגדיל במידה עצומה את שטח הפנים הפנימי של הריאות ביחס לנפחן; ובהתאם לכך הוא מגדיל את יעילות הדיפוזיה של החמצן מהאוויר שבריאות אל הדם.
*69*
הסתכלו באיור 3.5. איור זה מראה את מערכת הנשימה במבט מהצד. נוסף על הריאות, רואים באיור גם את הצלעות ואיבר בשם סרעפת. הסרעפת היא יריעת שריר שטוחה ודקה, המפרידה בין בית החזה לחלל הבטן, וחוצה את הגוף לרוחבו היא צמודה לדפנות של בית החזה, ויש לה חלק חשוב מאוד בפעולת הנשימה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
במצב מנוחה אנו נושמים בין 13 ל-16 נשימות בדקה. כל נשימה מורכבת משתי פעולות: שאיפה ונשיפה.
התבוננו באיור וקראו את התיאור של שלבי הנשימה.
*70*
שאיפה: הסרעפת nתכווצת ויורדת כלפי מטה לכיוון הבטן; השרירים שבין הצלעות מתכווצים, וגורמים לצלעות להתרומם בכיוון תעלה והחוצה. כתוצאה משתי פעולות אלה, חלל בית החזה מתרחב. הריאות צמודות לדופנות בית החזה, והן נמשכות בעקבות הדפנות ומתרחבות גם הן. בעקבות העלייה בנפח הריאות חלה ירידה בלחץ האוויר בתוכן. לחץ האוויר בריאות נעשה נמוך מלחץ האטמוספרה, ואוויר זורם מבחוץ לתוך הריאות.
נשיפה: מיד אחר כך הסרעפת מתרפה ומתרוממת כלפי מעלה. השרירים בין הצלעות מתרפים, הצלעות יורדות, חלל בית החזה מצטמצם, והריאות שבות לנפחן הקודם. בשל ירידת נפח הריאות גדל לחץ האוויר בתוכן, ואוויר זורם מהריאות החוצה.
התנועה של הריאות היא פסיבית. לאנשים יש נטייה לומר שהריאות "שואבות" אוויר כשבית החזה מתרחב. למעשה, לריאות אין תנועה עצמית. הן צמודות לבית החזה ונעות בעקבות תנועת ההתרחבות ותנועת ההתכווצות שלו. האוויר זורם לתוכן ויוצא מהן בהתאם לשינויים שחלים בנפח בית החזה ובלחץ האוויר בתוכו.
בעת שאיפה מושקעת אנרגיה בהתכווצות של הסרעפת ושל השרירים הבין- צלעיים. לעומת זאת, בנשיפה השרירים מתרפים, לכן היא אינה כרוכה בהשקעת אנרגיה.
מילון מונחים:
Inhale - שאיפה
Exhale - נשיפה
- Continuous breathing נשימה מתמשכת
Trachea - קנה
Ribs - צלעות
Diaphragm - סרעפת
ובמבט מקרוב:
Bronchi - סמפונות
Bronchiole - סמפונין
Alveoli - נאדיות
@ הפנייה לאתר. היכנסו לאתר של רכס, ועקבו אחר פעולת מערכת הנשימה בשני קישורים.
בקישור השני תמצאו המחשה נוספת של הנשימה.
הערה לאיור הנאדיות באנימציה: כאשר מראים את זרימת הגזים מהנאדית לדם וההפך, באיור של הנאדיות נראים עיגולים המזכירים מראה של גרעין תא. זה אינו גרעין תא! כל עיגול כזה מייצג פתח של סמפונין המזרים אוויר אל חלל הנאדית.
*71*
כשנכנסת כמות גדולה של חלקיקים מזהמים או של נגיפים, היא מגרה את השכבה הרירית, וגורמת לה להגביר מאוד את הפרשת הריר. ולנו יש נזלת. לפעמים הפעילות המוגברת של הרירית מלווה בהתנפחות של הרקמה, ועם הגודש שנוצר, מעבר האוויר באף כמעט נחסם. במצב זה האוויר "נאלץ" לעבור רק, או בעיקר, דרך הפה. האוויר העובר דרך הפה נכנס אל הקנה בלי לעבור דרך מנגנון המיזוג והסינון שבמערות האף. בקנה נמצאים אמצעי סינון דומים, אבל המעבר דרכו מהיר, והאוויר אינו קולט ממנו לחות וחום כמו במעבר במערות האף. כך, לא די שאנו סובלים מגודש באף, אנו מכניסים לריאותינו אוויר קר ויבש מדי, הגורם לריאות לאבד נוזלים (זו הסיבה העיקרית לחשיבותה של שתייה מרובה כאשר סובלים מנזלת). האם ה"סידור" הזה של נשימה דרך הפה כאשר האף סתום, נשמע לכם לא כל-כך משוכלל? צריך לזכור שזיהום אוויר בחלקיקי פיח ובתוצרי לוואי של פעילות תעשייתית, הוא תופעה חדשה מאוד על פני כדור-הארץ. היא קיימת רק 250 שנה בקירוב (מתחילת המהפכה התעשייתית באירופה באמצע המאה ה-18). זהו פרק זמן זעיר ביותר בהשוואה לאבולוציה של האדם אשר לפי מקורות מדעיים החלה לפני כמיליון וחצי שנים (איננו מתיחסים כאן לאמונה הדתית שאינה מקבלת את מנין השנים הזה). יתכן שההיסטוריה הקצרה של התופעה מסבירה את העובדה שהפתרון לנשימה כאשר האף סתום, הוא חלקי ואינו יעיל כל כך.
מערכת הנשימה התפתחה במהלך האבולוציה תוך כדי התמודדות עם בעיות סביבה שונות,כגון יובש,שינויי טמפרטורה ושינויים בשיעור האבק באוויר, והיא מותאמת להתמודד עם בעיות אלה בהצלחה סבירה. אולם המערכת אינה מצוידת כלל להתמודדות עם כמויות הפיח ועם השיירים האחרים של שרפת דלקים, שהאדם מייצר ב-250 השנים האחרונות. נשימה דרך הפה, תוך כדי עקיפת אמצעי המיזוג של האף, היא פתרון סביר למצב של חוסר ברירה, אך ספק אם הייתה עומדת במבחן הישרדות של מאות אלפי שנים (חשבו על כך בפעם הבאה שתראו אוטובוס חונה, שמנועו דולק בחשך חצי שעה רק כדי להפעיל מזגן...).
*72*
כל ריאה עטופה בקרום דק מאוד הנקרא אדר (pleura). האדר הוא קרום כפול: שכבה אחת שלו עוטפת כל ריאה, והשכבה האחרת צמודה לדופן בית החזה. בין שתי שכבות הקרום מצויה שכבה רצופה ודקה מאוד של נוזל. שכבת הנוזל הדקיקה שבין הקרומים מצמידה אותם זה לזה וגורמת לכך שכל ריאה צמודה בעוצמה רבה לדופן בית החזה. הכוח שנוצר בשכבת הנוזל, המצמידה את הריאות לדופנות בית החזה, נקרא מתח פנים. זה כוח שאסור לזלזל בו. אפשר לבדוק אותו בתצפית פשוטה מאוד, שכל אחד מכם יכול לערוך בבית.
1. קחו שקית ניילון דקה, מהסוג שמשמש לאריזת מוצרים בודדים במרכול (לא שקית עם ידיות).
2. גזרו את השקית כך שתקבלו שתי יריעות ניילון נפרדות.
3. טפטפו מעט מים על צדה האחד של כל יריעה. שטחו את שתי היריעות על משטח ישר. הניחו את שני הצדדים הרטובים של שתי היריעות זה על זה. עכשיו נסו להפריד בין היריעות.
*72*
כשאנחנו לא עושים מאמץ גופני חיוחד, קצב הנשיחה שלנו הוא בין 13 ל-16 נשימות או מחזורי שאיפה-נשיפה, בדקה. בכל מחזור אנו שואפים ונושפים כחצי ליטר אוויר, כלומר שבעה ליטרים בדקה בממוצע. אבל כל מי שרץ אי פעם, או טיפס במעלה הר, יודע כי בשלב מסוים מתחילים להתנשם ולהתנשף בקצב אחר לגמרי, מאשר בהליכה נינוחה ברחוב.
כמות האוויר הנכנסת לריאות בדקה נקראת אוורור ריאתי. האוורור תלוי בשני גורמים: בנפח האוויר הנכנס בשאיפה אחת, ובקצב הנשימה. קצב הנשימה מוגדר כמספר המחזורים של שאיפה/נשיפה בדקה.
נפח האוויר בשאיפה אחת כפול מספר הנשימות בדקה שווה שיעור האוורור הריאתי.
האוורור הריאתי יכול להשתנות בטווח רחב מאוד. הכמות הממוצעת האופיינית למצב מנוחה יכולה לגדול מאוד במאמץ, למשל בתחרות ריצה, ולהגיע עד 150 ליטרים בדקה.
הנוסחה אומרת לנו ששיעור האוורור הריאתי תלוי בשני גורמים:
1. נפח האוויר הנכנס בשאיפה אחת. נפח האוויר הנשאף תלוי בהתכווצות של הסרעפת ושרירי בית החזה: ככל שאלה מתכווצים בעוצמה גדולה יותר, כך ייכנס אוויר רב יותר בכל שאיפה.
2. קצב הנשימות. ככל שהשרירים יתכווצו ויתרפו במהירות גדולה יותר, יהיו יותר נשימות בדקה.
אולם מערכת הנשימה אינה אוטונומית לקבוע את קצב פעילותה. היא פועלת בתיאום עם שאר מערכות הגוף, והמערכת האחראית לתיאום היא מערכת העצבים. המרכז האחראי לתפקוד מערכת הנשימה הוא מרכז עצבים שנמצא במוח.
*73*
*73*
תנועות השרירים המעורבים בשינוי נפח בית התזה, כלומר הסרעפת ושרירי הצלעות, נתונות לבקרה של מערכת העצבים. מרכז בקרה עצבי המצוי במוח הוא המכתיב את התנועות המאפשרות שאיפה ונשיפה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
מרכז בקרת הנשימה נמצא בחלק של המוח שנקרא גזע המוח. פגיעה במרכז זה יכולה לשתק את פעולת מערכת הנשימות והאדם אינו מסוגל לנשום באופן עצמאי. אם הריאות אינן נפגעות, אפשר להנשים את האדם באופן מלאכותי על ידי חיבור למכונת הנשמה. השאלה אם האדם יכול לחזור לנשום,.. תלויה במידת הפגיעה בגזע המוח. אם גזע המוח נהרס (למשל בתאונה) אין דרך לתקן את הפגיעה.
כשאדם רץ, שרירי הרגליים שלו נתונים במאמץ. הם מתכווצים בכוח רב יותר, ומספר פעמים גדול יותר בדקה. תאי השרירים נזקקים לאספקת אנרגיה רבה יותר, ובמהירות גדולה יותר מאשר במצב מנוחה. פירוש הדבר שהתאים צורכים כמות גדולה יותר של חמצן בכל יחידת זמן, והחמצן עובר מהדם לתאי, השרירים בקצב מוגבר. מרכז הנשימה במוח מקבל מידע מתאי הגוף על מידת המאמץ, ומגיב למידע הזה בכך שהוא מגביר את האוורור הריאתי. הריאות קולטות אוויר רב יותר בכל שאיפה, והקצב של השאיפות והנשיפות גובר. השאלה היא מהו המידע המשפיע על תגובתו של מרכז הנשימה במוח.
א. איזה גז משתחרר מהתאים בכמות גדולה בעת שהם נושמים?
ב. הציעו השערה: מה עשוי להיות הגירוי המוביל להגברה של האוורור הריאתי (כלומר, לנשימות מהירות ועמוקות יותר)?
בדרך כלל נוטים לחשוב שהירידה בריכוז החמצן בדם גורמת למרכז הבקרה במוח להגביר את קצב הנשימה. הנחה זו נשמעת הגיונית: אם דרוש עוד חמצן לתאים, כי אז מחסור בחמצן בדם יהיה הגורם שיעורר את המוח להגביר את האוורור הריאתי.
*74*
אכן, מרכז בקרת הנשימה במוח רגיש לירידה בשיעור החמצן בדם. אך הגורם העיקרי המשפיע על שיעור האוורור הריאתי הוא דווקא עלייה ברמת הפחמן הדו-המצני בתאים.
רגע קצר של כימיה. כאשר הגז פחמן דו-חמצני יוצא מהתאים ומומס בדם, חלק ממנו נקשר למולקולות מים שנמצאות בדם (אסור לשכוח: נוזל הדם הוא תמיסה מימית!). כתוצאה מכך מתקבלת תרכובת שנקראת חומצה פחמתית. החומצה הפחמתית שנמצאת בדם, כלומר בתמיסה מימית, אינה יציבה. היא מאבדת חלק מהאטומים הבונים אותה והופכת ליון. היון נקרא ביקרבונט. בדם נמצאים במקביל מולקולות של פחמן דו-חמצני ויונים של ביקרבונט בריכוזים שונים.
כך אנחנו כותבים אותם בשפת הכימיה:
פחמן דו חמצני - CO[2]
חומצה פחמתית - H[2]CO[3]
יון ביקרבונט - HCO[3]^+
רוב יוני הביקרבונט נכנסים לתאי הדם האדומים. שם נמצא אנזים שמזרז את הפיכתם חזרה למולקולות של פחמן דו-חמצני, וכך הם גם מגיעים לריאות ויוצאים מהן לאוויר. היונים של ביקרבונט שנשארים מומסים בדם מגיעים גם הם לריאות. שם הם הופכים שוב לפחמן דו-חמצני המשתחרר מהריאות לאוויר. אבל לנוכחות יוני ביקרבונט בדם יש חשיבות גדולה. למעשה, הם הגורם שמודיע למוח על רמת הפעילות של מערכת הנשימה. אם מצטברים בדם יונים של ביקרבונט בריכוז גבוה, זה סימן למרכז הבקרה במוח שעליו להגביר את האוורור: לשלוח גירויים שיובילו לנשימות עמוקות יותר ובקצב מהיר יותר. אפשר לדמות את יוני ביקרבונט ל"מודיעים" המדווחים למוח על רמתו של הפחמן הדו-חמצני בגוף.
התגובה של המוח לשינוי ברמה של יוני ביקרבונט, מהירה בהרבה מתגובתו לשינוי ברמת החמצן בדם. יוני ביקרבונט גורמים לו להגביר את פעילות מערכת הנשימה במהירות רבה יותר, מאשר הירידה ברמת החמצן בדם.
העלייה ברמה של ביקרבונט בדם היא סטייה מיציבות הסביבה הפנימית, ובמצב תקין המוה מתקן את הסטייה הזו מיד וביעילות.
תגובת המוח לרמה של יוני ביקרבונט בדם היא דוגמה מרשימה להומאוסטזיס.
*75*
לחומצה הפחמתית, שממנה נגזר היון ביקרבונט, יש תפקיד חשוב נוסף. היא מסייעת בשמירת רמה תקינה של חומציות הדם: נוזל הדם של אדם בריא הוא ניטרלי, כלומר לא חומצי ולא בסיסי. החומצה הפחמתית המומסת בדם בצורה של יוני ביקרבונט מסייעת בשמירה על האיזון הזה. נחזור לנושא הזה בפרק העוסק בדם.
למה נתקפים סחרחורת כשמתנשמים מהר מדי?
ראיתם פעם מה קורה לאדם שמתרגש מאוד או נתקף חרדה? הוא מתחיל להתנשם במהירות רבה, ופתאום חש סחרחורת כמעט עד התעלפות.
גם ילדים שמתכוננים להתחרות ביניהם בשחייה, או מנסים לראות מי צולל לזמן רב יותר, מתנשמים במהירות נשימות עמוקות, כי נדמה להם שהם "ממלאים את הריאות בחמצן". למעשה, הם מסתכנים בסחרחורת. בואו נראה מה קורה כאשר מתנשמים במהירות, ומגבירים את האוורור הריאתי במידה גדולה, בלי שמבצעים פעילות גופנית מאומצת.
אוורור חזק ומהיר של הריאות מפנה מהן במהירות את הפחמן הדו-חמצני, וריכוזו בדם יורד במידה ניכרת. הירידה בריכוז הפחמן הדו-חמצני בדם גורמת להתכווצות של כלי דם במוח. כאשר כלי הדם במוח מתכווצים, הדם מגיע לאט יותר למרכזי בקרת הנשימה הנמצאים במוח. הדבר יכול לגרום להתעלפות. כאשר האדם מתעלף, קצב הנשימה המהיר נחלש, המצב של אוורור- יתר נפסק, והפחמן הדו-חמצני חוזר לרמתו הנורמלית.
משהו שאולי לא קרה לכם, אבל ייתכן שקרה למישהו שאתם מכירים. אדם נתקף חרדה, נושם במהירות, ופתאום הוא חש סחרחורת וחולשה, על סף התעלפות. מישהו רץ, נותן לו שקית, ואומר לו לנשום לתוך השקית (לעתים רואים תמונה כזו בסרט, וזה מקרה שבו הסרט אינו מעוות את המציאות). התרגיל עוזר: קצב הנשימה של האדם יורד, ותחושת ההתעלפות חולפת. מה ההסבר לכך?
החמצן חיוני לגוף, וחייב להגיע בקצב קבוע לדם וממנו לתאים, אבל גם הפחמן הדו-חמצני חשוב: הוא הגורם הראשי המדווח למוח על קצב הנשימה, ומאפשר לו לווסת את פעולת מערבת הנשימה.
ממתי ידעו להנשים מפה לפה?
ייתכן שהתיאור הראשון בהיסטוריה של הנשמה מפה לפה נמצא כבר בתנ"ך. בספר מלכים ב מסופר על הנביא אלישע, שהקים לתחייה נער ששכב מת לכאורה בבית אמו. כמתואר בספר "ויעל וישכב על-הילד וישם פיו על-פיו ועיניו על- עיניו וכפיו על כפו ויגהר עליו ויחם בשר הילד" (מלכים ב, פרק ד, פסוקים ל"ד-ל"ה). אלישע חזר על פעולה זו פעמיים, והילד שנחשב למת התעטש שבע פעמים, ופקח את עיניו. אפשר לקבל את הסיפור כפשוטו ולהסבירו בכך שאלישע, אולי מתוך אינטואיציה, הציל ילד חסר הכרה בהנשמה מפה לפה.
*76*
לפניכם תרשים המתאר את בקרת הנשימה על ידי המוח במצבים של מאמץ ואוורור-יתר. העתיקו את התרשים למחברות והשלימו אותו.
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
- שריר במאמץ
- בדם: עלייה ברמת --
ירידה ברמת --
- מידע מהדם למוח --
- מרכז בקרת הנשימה במוח - רגישות גבוהה ל--
- הגברת --
- התנשמות מהירה: אוורור-יתר
- בדם: ירידה ברמת --
- מידע מהדם למוח --
- מרכז בקרת הנשימה במוח - רגישות גבוהה ל--
- עיכוב --
- התעלפות
- תוצאה:
*77*
*77*
לחץ האוויר המקיף אותנו, או הלחץ האטמוספרי, משפיע גם הוא על קצב הנשימה שלנו.
כדור הארץ עטוף בשכבת גזים שנקראת אטמוספרה. שכבת הגזים מכבידה על פני השטח, ועל כל מה שנמצא עליו, כלומר גם עלינו. הלחץ של האטמוספרה על פני השטח בגובה פני הים מוגדר כיחידת לחץ אחת. בכל מקום על פני כדור הארץ בגובה פני הים שורר אם כן לחץ של אטמוספרה אחת. שימו לב, "אטמוספרה" היא שמה של מעטפת הגזים, וגם שמה של יחידת מדידה המציינת את מידת הלחץ.
האטמוספרה היא תערובת של גזים. היא מורכבת מ-79% חנקן, כ-20% חמצן, בערך 0.035% פחמן דו-חמצני וכמויות קטנות של גזים נוספים. נוסף על כך, היא מכילה אדי מים בכמויות משתנות באזורים שונים בעולם. כל גז בתערובת תורם את חלקו ללחץ האטמוספרי הכללי. הלחץ של כל גז בנפרד נקרא לחץ חלקי. החמצן מהווה 20% מהאטמוספרה, ובהתאם לכך הלחץ החלקי שלו הוא 0.2 אטמוספרות.
כאשר הלחץ האטמוספרי נמוך מסף מסוים, הדבר משפיע על המוח, שמעביר למערכת הנשימה הוראה להגביר את קצב האוורור. איך המוח יודע מהו הלחץ האטמוספרי? המוח אינו מגיב ללחץ האטמוספרי הכללי. הוא מקבל מידע מתאים רגישים שנמצאים בכלי הדם שלנו, על ירידה בלחץ החלקי של החמצן בדם.
בראש הר גבוה שכבת האטמוספרה דקה יותר, ומפעילה לחץ נמוך יותר על פני השטח. הירידה הכללית בלחץ האטמוספרה מתבטאת כמובן בירידה בלחץ החלקי של כל הגזים המרכיבים אותה. זה כולל גם את החמצן. החמצן אינו מתמעט, כפי שמקובל לחשוב. הוא עדיין מהווה כ-20 אחוז מהאטמוספרה, בדיוק כמו בגובה פני הים. אך מכיוון ששכבת האטמוספרה כולה דקה יותר, ולחצה הכולל קטן יותר, פוחת בהתאמה גם לחצו של החמצן. תאים רגישים שנמצאים בכלי הדם שלנו, חשים בירידה הזו בלחץ החמצן, והם מדווחים על כך למוח.
בתגובה לירידה בלחץ החמצן, המוח מגביר את קצב הנשימה. התגובה הזו כלשעצמה מספיקה רק עד גובה מסוים מעל פני הים, בערך עד 3,000 מטר. מעל לגובה זה הגוף זקוק לעוד כמה אמצעים להתאמה ולהסתגלות. את האמצעים האלה תכירו בפרק העוסק בדם. מי שחי כל חייו בגבהים כאלה, קצב הנשימה שלו מותאם מלכתחילה ללחץ האטמוספרי.
*78*
אוויר מזוהם - בעיקר לעניים בערים הגדולות של אסיה והמזרח הקרוב, ובהן הודו, פקיסטן, בנגלדש, קטאר, בחריין וכן גם במצרים, זיהום האוויר מגיע לממדים עצומים, שבגללם עצם ההליכה ברחוב הוא פעולה מסוכנת לבריאות. הסיבות העקריות לזיהום האוויר הכבד במקומות אלה הן כלכליות: רוב כלי הרכב הממונעים הנעים בכבישים הם ישנים מאוד, ומשתמשים בדלק המכיל גופרית. בערה של דלק המכיל גופרית משחררת גזי פליטה המכילים גופרית, שהבולט בהם הוא גופרית דו-חמצנית SO[2]. גופרית דו-חמצנית היא גז מזיק לבריאות. הגז גורם לגירוד ואף צריבה בעור ולגירוי של ריריות האף והקנה. בחשיפה ממושכת הוא עשוי לגרום צריבה וכאבים באף, שיעול וגירוי של הסמפונות. הוא מסוכן במיוחד לחולי אסתמה, ובמקרים של חשיפה ממושכת אף עלול לגרום אסתמה.
כמו בתחומים רבים אחרים, גם בתחום ניקיון האוויר, העולם העני נפגע הרבה יותר מהעולם המבוסס של המערב.
כבר ראינו כי כניסת האוויר לאף, וממנו לריאות, יכולה להשתבש לעתים בשל חדירה של גורם מזהם כלשהו, המגרה את השכבה הרירית של האף. לצערנו, אוויר מזוהם הוא מצרך שכיח למדי בעולם שאנו חיים בו. ככלל, אנו מכירים שתי קבוצות גדולות של גורמים מזהמים: קבוצה אחת כוללת גורמים ביולוגיים, כלותר מיקרואורגניזמים המצויים בסביבה, בעיקר חיידקים ונגיפים. הקבוצה האחרת כוללת חומרים שונים, מוצקים וגזים. בפרק זה נעסוק בגורמי הזיהום הלא-ביולוגיים.
חיידקים ונגיפים הם דיירים טבעיים של האוויר; אולם זה כ-250 שנה, מאז המהפכה התעשייתית, האדם מזהם את האוויר בהתמדה בגורמי זיהום שלעתים מסוכנים אף יותר מאלה הביולוגיים. הכוונה היא לתוצרים של שרפת חומרי דלק, על ידי מנועים של כלי רכב, בעיקר מטוסים, על ידי תחנות כוח ומפעלי תעשיה. שרפה של סוגי הדלק השונים משחררת לאוויר מזהמים משני סוגים: א. חלקיקים מוצקים זעירים, כמעט מיקרוסקופיים, של פיח. ב. גזים רעילים.
חלקיקי הפיח המגיעים עם האוויר לריאות נדבקים לרקמת הריאה, ומפריעים למעבר חמצן. נוסף על כך, עם הצטברותם בכמויות גדולות, הם גם עלולים לגרום לסרטן.
בשרפת דלקים שונים נוצרים גם גזים רעילים. גז מסוכן במיוחד הנוצר בשרפת דלקים הוא פחמן חד-חמצני, שנוסחתו CO, והוא גז חסר ריח ורעיל מאוד. הוא מעכב את קשירת החמצן בתאי הדם האדומים, ולמעשה מונע את הגעתו לתאי הגוף.
סכנתו של הגז פחמן חד-חמצני גדולה במיוחד משום שאין סימן מזהה לנוכחותו. כאמור, הוא חסר ריח וחסר צבע. הגז הזה נוצר עקב בערה לא מושלמת של סוגי דלק שונים. המושג "בערה לא מושלמת" מתייחס לכמות החמצן המשתתפת בבערה. כאשר חומר דלק בוער בתנאים שבהם יש הפרעה כלשהי באספקת החמצן לבערה, נוצר פחמן חד-חמצני. לדוגמה, כאשר תנור גז בוער בחדר שאינו מאוורר, נוצר הגז הזה בעת הבערה, והוא מסכן את חיי כל הנמצאים בחדר. אסונות רבים קרו בישראל בימי החורף, כאשר אנשים שהו בחדרים מחוממים בתנורי גז או בתנורי נפט, והורעלו מפחמן חד-חמצני.
מנוע של מכונית פולט את הגז הזה כל הזמן, אך בעיקר כשהוא בהילוך סרק (ניוטרל). כאשר מכונית שמנועה פועל עומדת במקום סגור, למשל בחניה סגורה, האוויר סביבה מתמלא בפחמן חד-חמצני. גם תופעה זו עלולה לחולל אסון, אם האנשים אינם מודעים לסכנה, ושוהים זמן רב במכונית שמנועה פועל במקום סגור.
*79*
בחלק מחומרי הדלק נמצאות תרכובות של גופרית וחנקן, המשתחררות כגזים לאוויר. כאשר נושמים אוויר המכיל את הגזים האלה, הם פוגעים בדרכי הנשימה וגורמים נזקים בריאותיים שונים כגון אסתמה, הפרעות בקליטת אוויר בריאות (צורות שונות של חסימת ריאות), והם גם עלולים לגרום סרטן. בשרפת דלק משתחררות גם תרכובות של עופרת, שגם הן רעילות מאוד. זו הסיבה לכך שכיום מייצרים דלק למכוניות שהוא נטול עופרת, ובכך מקטינים את זיהום האוויר.
(בספר שתי תמונות, היעזר במנחה)
א. אוויר מזוהם בעיר גדולה
ב. אנשים מנסים להימנע מלנשום אוויר מזוהם
1. נסו לגלות את מידת זיהום האוויר בסביבת מגוריכם.
א. קחו גביע ריק ונקי של מעדן חלב לא ממותק כלשהו. הפרידו ממחטת נייר רגילה לדפים בודדים.
ב. הניחו דף אחד מקבוצת הדפים שהפרדתם על פתח גביע הפלסטיק, והדקו אותו בעדינות בגומייה, בלי לקרוע אותו.
ג. הניחו את הגביע עם כיסוי הנייר הדק במקום חשוף לרחוב: על אדן חלון, במרפסת וכדומה.
ד. הכינו גביע נוסף באותה שיטה, ושימו אותו בארון סגור היטב בתוך הבית.
ה. השוו את מצב דפי הנייר כעבור 24 שעות.
ו. השוו ביניהם שנית כעבור 48 שעות.
ז. סכמו בכתב את ממצאי הבדיקה.
2. מצאו את הגורמים העיקריים לזיהום האוויר.
א. היכנסו לאתר של רכס וחפשו מידע על זיהום אוויר בישראל.
ב. האם המידע שמצאתם מתאים למידת זיהום האוויר במקום מגוריכם?
*80*
*80*
יש אנשים שאינם nסתפקיo בזיהום המצוי באוויר והם מכניסים לריאות מזהמים נוספים, מתוך בחירה. אדם מעשן מכניס לתוך ריאותיו פיח, ניקוטין ותערובת של חומרים מזהתים המכונים בשם כולל זפת או עטרן. הפיח מגרה את השכבה הרירית שבדופנות הסמפונות, וגורם לה להגביר את הפרשת הריר. זו הסיבה שמעשנים ותיקים מרבים להשתעל שיעול עמוס ליחה. עם הזמן הפיח המתצטבר על הריסים בקנה עושה אותם נוקשים ודביקים, משתק את תנועתם. כתוצאה מכך נפגע פינוי הליחה מהקנה, והמעשנים סובלים מדלקות גרון תכופות. פיח ועטרן המצטברים על נאדיות הריאה מצמצמים את השטח החופשי למעבר חמצן מנאדיות הריאה לדם, ובכך גורמים ירידה ניכרת בכושר הגופני. השיעול המתמיד והחזק של המעשן מזיק גם הוא לנאדיות הריאה. במשך השנים חלק מהן פשוט נהרס בהשפעת השיעול. שטח הפנים של הנאדיות שדרכו נעשית הדיפוזיה של החמצן קטן במידה ניכרת, והדבר מוביל לקוצר נשימה ולמחלת קוצר נשימה חריפה הנקראת "נפחת".
העטרן (זפת) שוקע ונדבק לרקמת הריאות (זה בדיוק אותו חומר הדבוק לדפנות של מכליות נפט, הזפת אשר בעת תאונה ימית ממיתה את כל היצורים החיים הנמצאים בסביבה).
הניקוטין נחשב במשך שנים גורם ההתמכרות לסיגריות. כיום יש חילוקי דעות באשר לתפקידו כחומר ממכר, ואין ודאות שהוא הגורם העיקרי להתמכרות, ובוודאי אינו הגורם היחיד. לעומת זאת, הוכח שהוא תורם להופעת מחלות לב. באשר להתמכרות לסיגריות, הגורמים לה, לצד הניקוטין, עדיין אינם ברורים די הצורך. בסקרים רבים נראה שגורמי ההתמכרות לסיגריות הם התנהגותיים, ועונים בעיקר על צרכים רגשיים. מצד אחד, אנשים מתקשים מאוד להיגמל מעישון סיגריות. אולם מי שמצליחים להפסיק לעשן, אינם סובלים מתופעות גמילה גופניות קשות, כמו אלה הפוגעות בנגמלים מאלכוהול או מסמים. לכן סביר שההתמכרות לעישון היא בעיקרה התנהגותית-רגשית.
דבר זה אינו מקטין את סכנות העישון. הפיח והעטרן הם גורמי סרטן מובהקים. יש לכך ראיות ממחקרים רבים שנערכו בכל העולם, במאות אלפי נבדקים. כל הממצאים מצביעים על קשר ברור בין עישון לבין סרטן הריאות. יתר על כן, הממצאים הרבים מצביעים על כך שעישון מגדיל מאוד את ההסתברות ללקות בסרטן של הפה, הלוע והוושט.
הקשר ההדוק בין עישון לסרטן הריאות זוכה לתמיכה מרשימה במיוחד כאשר בוחנים את העלייה בשכיחות סרטן הריאות לאורך שנים בקרב אוכלוסיות גדולות, ומשווים את שכיחותו אצל גברים לעומת נשים. עד אמצע המאה ה-20, בערך,
*81*
נהגו נשים ברוב הארצות לעשן הרבה פחות מגברים. בהתאם לכך, גם שכיחות סרטן הריאות בקרב נשים הייתה נמוכה במידה בולטת, בהשוואה לשכיחותו בקרב גברים. סקרים שנעשו במדינות רבות, מראים כי כל שגדל מספרן של הנשים המעשנות, עלה בהתמדה מספרן של הנשים שחלו בסרטן ריאות.
הקשר בין עישון לבין ההסתברות לחלות בסרטן ריאות מוצג בגרף שבמשימה הבאה.
הסתכלו בגרף הבא, וענו על השאלות שאחריו.
(בספר גרף, היעזר במנחה)
המספרים מתבססים על סקרים שנעשו בארצות הברית ועל מידע שנאסף שם בין השנים 1900-1980
המקור:
א. מדוע לדעתכם העקומה הכחולה, המייצגת גברים חולים בסרטן ריאות, התחילה רק כ-10 שנים אחרי העקומה המקווקוות בצבע תכלת?
ב. מה ההסבר לכך שתמותת נשים הסרטן ריאות (עקומה אדומה) התחילה להופיע רק כ-30 שנה לאחר שהחלה להופיע תמותה של גברים?
ג. האם התמותה של נשים שמעשנות בממוצע יותרמ-3,000 סיגריות בשנה, שווה לתמותה של גברים שמעשנים אותה כמות בשנה?
*82*
העקומות מראות שיש הבדל בין גברים לנשים במידת הפגיעות שלהם לסרטן ריאות. מבין הנשים שעישנו יותר מ-3,000 סיגריות בשנה, מספרן של מי שמתו כעבור 20 שנה מסרטן ריאות היה קטן בהרבה ממספר הגברים שעישנו אותה כמות סיגריות. אבל הנתון החשוב כאן הוא עצם העלייה במספר מקרי המוות מסרטן של נשים מעשנות בין השנים 1940-1980.
עד אמצע המאה ה-20 בערך, נשים שעישנו נחשפו לגינוי חברתי. המוסכמות החברתיות ראו בעישון בילוי זמן לגברים בלבד. התפיסות האלה החלו להתערער בשנות ה-60 של המאה ה-20. נשים הרגישו חופשיות לעשן כמו גברים, והמשמעות הבריאותית עדיין לא היתה ידועה במלואה. עם זאת, נראה כי גם כשנשים מעשנות הרבה, הסיכויים שלהן לחלות בסרטן ריאות נמוכים מאלה של גברים. הסיבה לכך עדיין אינה ידועה. עם זאת, מחקרים מאוחרים יותר מראים שיש קשר בין עישון לבין סרטן השד, לכן נשים אינן צריכות לחשוב שהעישון אינו מסכן אותן.
לפניכם שני גרפים. הגרף העליון מתאר את שיעור התחלואה בסרטן ריאות עד שנת 2005. הגרף מבוסס על נתונים של האיגוד לחקר סרטן הריאות בארצות הברית. העקומה העליונה מתארת את שיעור התחלואה בסרטן ריאות אצל גברים. העקומה התחתונה מתארת את שיעור התחלואה אצל נשים.
הגרף התחתון מתאר את אחוז המעשנים בקרב גברים (עקומה עליונה) ובקרב נשים (עקומה תחתונה), בשנים 1965-2005. הקו האמצעי מתאר את אחוז המעשנים משני המינים יחד. הגרף מבוסס על נתונים של המרכז לבקרת מחלות בארצות הברית.
1. בגרף העליון רואים שיש ירידה באחוז הגברים המעשנים, אחרי שנת 1965. הירידה בתחלואה בסרטן מתחילה להופיע אצל גברים (גרף עליון) רק אחרי 1990. מה עשוי להיות ההסבר לכך?
2. המצב אצל נשים שונה. לא ניכרת ירידה בשכיחות הסרטן באותן שנים, אלא דווקא עלייה. מה עשוי להיות ההסבר לכך?
*83*
(בספר שני גרפים, היעזר במנחה)
1. שיעור התחלואה בסרטן ריאות לפי מגדר בשנים 1975-2005.
מקור: האיגוד לחקר הסרטן בארצות הברית
2. אחוז המעשנים, גברים ונשים, בין 1965-2005
מקור: האיגוד לחקר הסרטן בארצות הברית
זיהום אוויר הוא סיכון סביבתי המזיק לבריאותנו. הדרך למנוע אותו עוברת במסלול של מאבקים חברתיים, חקיקה וניסיונות לקדם מדיניות של מניעת זיהום.
עישון הוא מנהג מסוכן לבריאות, שאנשים בוחרים בו מרצונם. כל אחד יכול למנוע את הסיכון הזה בקלות. אין צורך בארגונים, במאבקים חברתיים או בהפגנות. זו החלטה שכל אחד יכול לקבל בעצמו, לשלוט בבריאות גופו. לא צריך לעשות דבר. פשוט, לא להתחיל.
*84*
בפרק זה הכרתם את מערכת הנשימה, או חילופי הגזים, המכניסה חמצן לגוף ומפנה ממנו פחמן דו-חמצני.
- הכרתם את האיברים המשתתפים בפעילות המערכת: האף, הקנה, הסמפונות, הריאות, השרירים הבין-צלעיים והסרעפת.
- ראיתם איך המבנה של איברי המערכת מותאם לתפקודם.
- מבנה האף מאפשר סינון ומיזוג של האוויר הנכנס, הקנה מתפקד כצינור מעבר, אך תורם גם לסינון מזהמים מהאוויר. הסמפונות מאפשרות זרימה ישירה וחלקה של האוויר עד לנאדיות הריאה. המבנה של נאדיות הריאה מאפשר מעבר חמצן בדיפוזיה מהן אל הדם, ומעבר פחמן דו-חמצני מהדם לתוכן.
- למדתם איך ריבוי הנאדיות מגדיל מאוד את שטח הפנים של הריאות, הזמין לדיפוזיה של חמצן אל הדם, ושל פחמן דו-חמצני אל תוך הנאדיות.
- הכרתם את מנגנון הנשימה. ראיתם איך הסרעפת והשרירים הבין-צלעיים מקטינים ומגדילים לסירוגין את נפח בית החזה, ומאפשרים שאיפה של אוויר לריאות, ונשיפה של אוויר החוצה.
- הכרתם את הבקרה של מרכז הנשימה במוח, המפקח על מנגנון השאיפה והנשיפה. למרכז בקרת הנשימה במוח יש תפקוד חיוני בשמירה על ההומאוסטזיס, בכך שהוא מתאים את קצב הנשימה לרמת החמצן ולרמת הפחמן הדו-חמצני שנמצאות בדם.
- הכרתם את חלקו של הפחמן הדו-חמצני בדם בגירוי מרכז בקרת הנשימה.
- הכרתם את המזהמים הנפוצים ביותר של האוויר: פיח, פחמן חד-חמצני, וגזים רעילים הנפלטים מכלי רכב ממונעים, מתחנות כוח וממפעלים.
- למדתם על הנזקים הקשים שגורם העישון לריאות, החל בקשיי נשימה ובחסימת ריאות, וכלה בסרטן ריאות.
*85*
בדקו את עצמכם בעזרת השאלות הבאות:
1. באילו איברים של מערכת הנשימה נעשה סינון של חלקיקים מזהמים מהאוויר?
2. מנו ארבעה הבדלים בין אוויר נשאף לאוויר ננשף.
3. האם באוויר הננשף מהריאות החוצה אין חמצן? הסבירו את תשובתכם.
4. מדוע במצב של אוורור-יתר רצוי לנשום לתוף שקית?
5. היכן נוצרת חומצה פחמתית ומה חשיבותה להומאוסטזיס?
6. על אילו פעולות של מערכת הנשימה מפקח מרכז בקרת הנשימה במוח?
7. השלימו את המשפט הבא: כאשר הסרעפת יורדת לכיוון הבטן, חלל בית החזה -- ואוויר --.
8. במצב המתואר בשאלה 7, מה קורה לשרירים הבין-צלעיים בעת שהסרעפת יורדת?
9. כתבו משפט המתאר את התהליך ההפוך לתהליך המתואר במשפט 7.
10. כתבו במילים שלכם איך מבנה הריאה מותאם לתפקודה.
11. איך טיפוס לראש הר בגובה של כ-3,000 מטר משפיע על פעולת הנשימה?
12. מהו השינוי שמתחולל בגובה כזה, המשפיע על מרכז בקרת הנשימה במוח?
*86*
(עמוד ריק)
*87*
*87*
*87*
היצורים החיים הראשונים שהופיעו על פני כדור הארץ היו חד-תאיים. ביצור חד-תאי, כל פעילות הגומלין של קליטת חומרים מהסביבה ושחרורם אל הסביבה נעשית דרך קרומי התאים. לתאים בגוף רב-תאי אין קשר ישיר כזה עם הסביבה החיצונית. הם תלויים במערכת הובלה שתקשר בין הסביבה לבינם. לכן מערכת הובלה היא צורך קיומי לגוף הרב-תאי.
מערכת הובלה מורכבת קשורה להופעתם של יצורים רב-תאיים מורכבים, לפני כמיליארד שנים.
הופעתם של יצורים רב-תאיים מורכבים במהלך האבולוציה התאפשרה בין השאר הודות לכך שהתפתחו מבנים מיוחדים, שאפשרו הובלת חומרים בין התאים המרכיבים את היצור השלם. ביצורים רב-תאיים שונים יש מערכות הובלה מסוגים שונים. מערכת ההובלה של האדם מייצגת את סוג מערכת ההובלה שהתפתח בחולייתנים. זוהי מערכת מסועפת של צינורות שנוזל הדם זורם בתוכם, ואיבר המתפקד כמשאבה מזרים את הדם בכל המערכת.
לפני שאתם מתחילים ללמוד על מערכת ההובלה. כתבו שלוש שאלות שיש לכם, ואתם רוצים ללמוד עליהן בנושא זה. בגמר לימוד הפרק, תוכלו לבדוק אם קיבלתם תשובות לשאלות שלכם.
מערכת ההובלה מתווכת בין כל מערכות הגוף האחרות,מובילה ביניהן חומרים, ומאפשרת העברת מידע בין המערכות, האיברים והרקמות. הדם הזורם בכלי דם שנמצאים במעיים, קולט מהם תוצרים מעוכלים של מזון,שאותם הוא מעביר לתאים בשאר הגוף. בריאות הדם קולט חמצן ומשחרר אותו בכל תאי הגוף.
יצורים שגופם בנוי מתאים רבים הופיעו זמן רב קודם לכן, לפני כשני מיליארד שנים. אלה היו ריכוזים של תאים שהיו כגוף אחד בעל מבנה פשוט מאוד, מעין אוסף של תאים דבוקים אלה לאלה. ביצורים אלה, כל התאים היו במגע ישיר עם הסביבה, או במרחק של תא או שניים מהסביבה החיצונית. כל התאים קיימו תחלופת חומרים ישירה עם סביבתם, ולא היו להם מערכות גוף. עברו עוד כמיליארד שנים עד שהתפתחו יצורים מרובי תאים בעלי מבנה מורכב הכולל איברים ומערכות שונות.
*88*
בכליות הדם "פורק" חומרים שונים - תוצרי חילוף חומרים - ואלה הופכים בכליות לשתן. הדם העובר בתוך בלוטות המערכה להפרשה פנימית, קולט מהן הורמונים המגיעים באמצעותו לאיברים שונים, ונכנסים לתאים ברקמות שונות, ששם נדרשת פעילותם.
חשיבותו של הדם להומאוסטזיס מתבטאת בדרך נוספת: התאים בנשימתם משחררים חום לסביבה. הדם הזורם בקרבת התאים קולט את החום המשתחרר, ומפזר אותו באופן אחיד בין כל הרקמות. הדם זורם בכלי דם זעירים, נימי דם, בקרבת העור. כל עוד טמפרטובת הסביבה נמוכה מטמפרטורת הגוף, משתחרר חום מהדם לסביבה. בדרך זו הדם תורם תרומה חשובה לשמירה על הטמפרטובה הקבועה של הגוף.
הדם הוא המתווך הראשי בין מערכות הגוף והמוביל המרכזי של חומרים ממקום למקום בגוף. נוסף על כך הוא ממלא תפקוד חשוב בשמירה על טמפרטורת גוף אחידה וקבועה.
קודם כול, ראו איך מערכת ההובלה פרושה בכל הגוף.
באיור 4.1 אתם רואים רק את כלי הדם הראשיים של הגוף. כלי הדם נחלקים לשלושה סוגים: עורקים, ורידים ונימים. באיור רואים רק עורקים וורידים גדולים. נימים אין רואים כלל. בהמשך תכירו את כלי הדם מקרוב. תחילה נכיר את מבנה הלב ואת כלי הדם העיקריים הקשורים אליו.
(בספר איור, היעזר במנחה)
*89*
*89*
הלב הוא איבר שרירי שגודלו כגודל אגרוף של אדם. הוא נמצא במרכז בית החזה מאחורי הצלעות, והקצה התחתון שלו נוטה לצד שמאל. הלב בנוי כולו רקמת שריר. הוא אינו גדול ומרשים כמו שרירי הענק שיש למתאבקים ולמרימי משקולות לאורך הזרועות והירכיים, אך כפי שתגלו, הוא בעצם השריר החזק ביותר בגוף.
הסתכלו באיור 4.2 בזמן שאתם קוראים את ההסבר. באיור רואים את מבנה הלב, ואת כלי הדם הגדולים הקשורים אליו.
- אבי העורקים
- עורק הריאות
- ורידי הריאה
- עלייה שמאלית
- חדר שמאלי
- מסתם עלייה-חדר
- מסתם חדר-עורק
- מחיצה
- הוריד הנבוב העליון
- עורק הריאה הימנית
- עלייה ימנית
- חדר ימני
- מסתם חדר-עורק
- מסתם עליה-חדר
- הוריד הנבוב התחתון
(בספר איור, היעזר במנחה)
באיור רואים שהלב מחולק במחיצה לשני חלקים: שnאלי וימני. בכל צד של הnחיצה יש שני מדורים: עלייה וחדר שמאליים, עלייה וחדר ימניים. הnחיצה מפרידה בין שני צדי הלב הפרדה מוחלטת. העליות קטנות מהחדרים.
באיור רואים כלי דם המחוברים למדורי הלב. אלה כלי דם משני סוגים: עורקים וורידים. כלי הדם שנכנסים לעליות נקראים ורידים: לעלייה השמאלית נכנסים ארבעה ורידים (באיור רואים רק שניים מהם), ולעלייה הימנית נכנסים שני ורידים.
*90*
כלי הדם שיוצאים מחדרי הלב נקראים עורקים: מכל חדר יוצא עורק אחד. העורק שיוצא מהחדר השמאלי נקרא אבי העורקים. זהו העורק הגדול ביותר בגוף. העורק שיוצא מהחדר הימני נקרא עורק הריאות.
בין כל עלייה לחדר מפריד מסתם. גם בין כל חדר לעורק שיוצא ממנו יש מסתמים. המסתמים מאפשרים לדם לזרום בכיוון אחד בלבד. המסתם הוא יריעה דקה וגמישה של רקמה, המאפשרת זרימת דם רק בכיוון אחד, ומונעת זרימה בכיוון ההפוך.
ניעזר באיור 4.2 ובמצגות הנמצאות באתרים ברשת. נסתכל תחילה בצד שמאל של הלב. דם נכנס לעלייה השמאלית מוורידים המגיעים משתי הריאות. זה דם שעבר בריאות. הדם ממלא את העלייה ואחר כך זורם ממנה לחדר השמאלי. הדם יוצא מהחדר השמאלי לאבי העורקים, וממנו הוא מגיע לעורקים הפרושים ברשת בכל הגוף.
במקביל, באותו זמן בדיוק, נכנס דם לעלייה הימנית משני ורידים גדולים. הדם בוורידים אלה מגיע מוורידים הפרושים ברשת רחבה בכל הגוף. זה דם שעבר בין כל תאי הגוף, הוביל אליהם חמצן וחומרי מזון, וקלט מהם פחמן דו-חמצני. מהעלייה הימנית עובר הדם לחדר הימני, והוא יוצא ממנו דרך עורק הריאות. עורק הריאות מסתעף לשני עורקים וזורם בהם לשתי הריאות.
מה קורה לדעתכם לדם שמגיע מעורקי הריאות לתוך הריאות? כתבו במילים שלכם. השתמשו במונחים שלמדתם בפרק על הנשימה: נאדיות הריאה, דיפוזיה.
א. באיזה צד של הלב נמצא דם עשיר יותר בחמצן?
ב. באיזה צד נמצא דם המכיל יותר פחמן דו-חמצני?
*91*
דופן החדר השמאלי של הלב עבה הרבה יותר מדופן החדר הימני. החדר השמאלי, שדופנותיו עבות מאוד, מסוגל להתכווץ בעוצמה רבה. בעת התכווצותו הוא דוחף את הדם, ומזרים אותו דרך אבי העורקים, וממנו הדם מוזרם אל רשת עורקים הפרושה בכל הגוף. דופנות החדר הימני דקות יותר ועוצמת התכווצותו קטנה יותר. בעת התכווצותו החדר הימני מזרים דם אל עורק הריאות, וממנו אל עורקים הנכנסים אל שתי הריאות. עובי הדופן השרירית של כל חדר מותאם לגודל המאמץ שנדרש להזרמת הדם מהחדר.
מסתמים מאפשרים שמירה על כיוון זרימה אחד בכל צד של הלב. מסתם בין עלייה לחדר מאפשר לדם לזרום מהעלייה לחדר המתאים, ומונע זרימה חזרה מהחדר לעלייה. מסתם בין חדר לעורק מאפשר זרימה של דם מתוך כל חדר לעורק המתאים, ומונע זרימה חזרה מהעורק אל החדר.
המחיצה מונעת מעבר של דם מצד שמאל של הלב לצד ימין, וגם בכיוון ההפוך, מצד ימין לצד שמאל. דופנות העליות דקות הרבה יותר, והן פחות שריריות מדופנות החדרים.
א. מדוע חשוב למנוע ערבוב של דם בין שני צדדי הלב?
ב. ברפואה מוכרת תופעה של תינוקות המכונים "תינוקות כחולים". זמן קצר לאחר לידתם של התינוקות מבחינים כי השפתיים שלהם כחלחלות, וגם לעור הידיים והרגליים יש גוון כחלחל. כאשר נחקרה התופעה לראשעה, התברר כי תינוקות אלה נולדים עם נקב, בדרך כלל זעיר, במחיצה בין חדרי הלב. מה גורם הנקב במחיצה בין החדרים?
הגוון הכחלחל מראה שהדם המגיע אל כלי הדם ההיקפיים אינו מכיל חמצן במידה מספקת. המצב הזה ניתן לתיקון בניתוח. בדרך כלל מחכים שהתינוק יגדל ויתחזק, ומנתחים את הילדים סביב גיל שלוש. לפני שהפגם מתוקן, הילדים מתקשים בפעילות גופנית מאומצת. לאחר הניתוח הם בריאים ופעילים ככל ילד אחר.
עם זאת, חשוב לדעת שאצל חלק מהתינוקות שנולדים עם נקב במחיצה, הנקב נסגר מעצמו במהלך שנה-שנתיים לאחר הלידה, והתינוק אינו נזקק לניתוח.
*92*
*92*
הדם שיוצא מצד שמאל של הלב תגיע לכל האיברים, הרקמות והתאים בגוף, והדם שנכנס לצד ימין של הלב תגיע אליו לאחר שעבר בין כל התאים בגוף. על כך אנחנו אומרים שהדם זורם בגוף במחזור. הסתכלו תחילה באיור 4.3, בדרך שעובר הדם מרגע שהוא יוצא מהחדר השמאלי, ועד שהוא נכנס לחדר הימני.
(בספר איור, היעזר במנחה)
*93*
נסכם את מהלך הדם במחזור, מהלב לגוף ומהגוף ללב.
מהלב אל הגוף: דם היוצא מהחדר השמאלי של הלב זורם לאבי העורקים, וממנו הוא מגיע לכל שאר העורקים המסתעפים ממנו. בהמשך הדם מגיע לעורקים קטנים יותר, שנקראים עורקיקים, ומהם הוא מגיע לכלי הדם הקטנים ביותר - הנימים.
בזמן שהדם זורם בנימים, חומרים שונים עוברים מהדם לתאים ומזינים אותם. חומרים אחרים עוברים מהתאים אל הדם: פחמן דו-חמצני הנוצר בנשימתם, חומרי פסולת וחומרים נוספים. נרחיב על כך בהמשך.
אפשר לחשוב שהלב אינו זקוק למערכת הזנה מיוחדת, שכן דם נמצא בתוכו כל הזמן. אולם למעשה, תאי שריר הלב אינם ניזונים מהדם הנמצא בחדרים ובעליות של הלב.
העורק הראשי האחראי להזרמת דם לשריר הלב, מסתעף מאבי העורקים קרוב מאוד לנקודת יציאתו מהחדר השמאלי. עורק זה נקרא עורק כלילי ראשי. הוא יוצר כיפוף ופונה לכיוון שריר הלב עצמו. מהעורק הכלילי הראשי מסתעפים עורקים כליליים רבים, העוברים בתוך רקמת שריר הלב, ואלה מסתעפים לעורקיקים ולנימים. תאי שריר הלב מקבלים את החמצן ואת חומרי ההזנה הדרושים להם מנימי דם המסתעפים מהעורקיקים הכליליים.
מהגוף חזרה אל הלב: נימי הדם מתכנסים בקצותיהם לוורידונים אלה מתלכדים לוורידים, המתנקזים לוורידים גדולים יותר ויותר. הדם הזורם בהם מגיע לוורידים הגדולים ביותר. שני ורידים גדולים נראים באיור 4.2: וריד נבוב תחתון, ווריד נבוב עליון. הווריד הנבוב התחתון מוביל אל הלב דם החוזר מחלקי הגוף הנמצאים מתחת לבית החזה. הווריד הנבוב העליון מוביל אל הלב דם המגיע מהראש ומחלקי הגוף העליונים. שני הוורידים הנבובים נפתחים לעלייה הימנית, והדם שנאסף מהגוף חוזר דרכם אל הצד הימני של הלב. הדם נכנס תחילה לעלייה הימנית, וממנה הוא עובר לחדר הימני.
האם במסלול הזרימה הזה, השלים הדם מחזור מלא?
הסתכלו גם באיור 4.4 המראה את פרישת כלי הדם בין מערכות הגוף השונות.
*94*
(בספר איור, היעזר במנחה)
המסלול של זרימת הדם מהחדר השמאלי דרך הגוף וחזרה לעלייה הימנית, מכונה "מחזור הדם הגדול' או "מחזור הגוף". אך בכך לא הושלם מחזור זרימת הדם.
הדם יוצא מהחדר הימני אל עורק הריאות. עורק זה מסתעף לשני עורקים, ודרכם הדם מגיע אל שתי הריאות.
א. היעזרו באיור 4.4, ותארו את הדרך שבה חוזר הדם מהריאות אל הלב.
ב. הסתכלו באיור, והשלימו את שמות כלי הדם ואת שמות חלקי הלב:
- כלי הדם שבו זורם דם מכל ריאה לכיוון הלב נקרא --.
- הדם המגיע מהריאות נכנס אל -- של הלב.
ג. סמנו את חלק המשפט הנכון: הדם מהריאות מגיע לצד שמאל / צד ימין של הלב.
ד. סמנו את חלק המשפט הנכון: לעלייה הימנית נכנס דם מהריאות / מכל הגוף.
ה. סמנו את השם הנכון: כלי הדם שבו זורם דם מכל חדר של הלב נקרא עורק / וריד.
*95*
גם בכל ריאה זרימת הדם היא מעורקים לעורקים קטנים יותר המסתעפים לעורקיקים, ואלה מסתעפים לנימים. מהנימים שבריאות הדם נאסף לוורידונים המתאחדים לוורידים. בסוף דרכו בריאות הדם זורם בארבעה ורידים גדולים יחסית, שניים מכל ריאה. ורידי הריאות מובילים אותו לעלייה השמאלית, שממנה יגיע לחדר השמאלי. למעשה, רק כאשר הדם מגיע אל החדר השמאלי, הוא משלים מחזור זרימה מלא. המסלול של הדם מהחדר הימני של הלב אל הריאות, ומשם אל העלייה השמאלית נקרא "מחזור הדם הקטן" או "מחזור הריאות".
מחזור הדם השלם כולל למעשה שני מחזורים: המחזור הגדול והמחזור הקטן (או מחזור הגוף ומחזור הריאות).
הגיע הזמן להכיר את כלי הדם השונים.
עורק הוא כלי דם המוביל דם מהלב אל הגוף. הדבר נכון לכל עורק, גם עורק קטן שנמצא באיבר כלשהו המרוחק מהלב. כיוון זרימת דם בכל העורקים הוא אותו כיוון: בסוף הדרך, דם שזורם בעורק מגיע אל נימים הפרושים ברשת בין התאים בכל רקמות הגוף.
וריד הוא כלי דם המוביל דם מהגוף אל הלב. הדבר נכון לכל וריד, גם אם הוא עצמו אינו מגיע עד ללב, אלא מתחבר לווריד גדול ממנו. כיוון זרימת הדם בוורידים הוא אותו כיוון: בסוף הדרך דם שזורם בווריד מגיע אל וריד גדול, המוביל אל צד ימין של הלב.
הנימים הם צינורות המעבר מהעורקים אל הוורידים. בכל נים הדם זורם מעורק קטן מאוד, המכונה עורקיק, אל וריד קטן מאוד - ורידון.
(בספר איור, היעזר במנחה)
התבוננו בכלי הדם שבאיור 4.6. שימו לב להבדלים ביניהם בפרטים המודגשים באיור.
*96*
(בספר איור, היעזר במנחה)
1. רקמת חיבור
2. שכבה שרירית- אלסטית
3. אנדותל
המאפיין | עורק | וריד | נים |
מספר השכבות בדופן | -- | -- | -- |
עובי כל שכבה | -- | -- | -- |
יש/ אין מסתמים בדפנות | -- | -- | -- |
- מהו מספר השכבות שאפשר להבחין בהן בדופן כלי הדם?
- מהו עובי השכבות השונות?
- לאיזה כלי דם יש קוטר חיצוני גדול ביותר, ולאיזה - קטן ביותר?
- לאיזה כלי דם קוטר פנימי גדול ביותר?
דופנות העורקים הן העבות ביותר, והן מצוידות בשכבה עבה במיוחד של שרירים וסיבים אלסטיים. דופנות הוורידים דקות בהרבה, והאלסטיות שלהן נמוכה. לאורך הדפנות הפנימיות של הוורידים נמצאים מסתמים. דופנות הנימים דקות מכולן, ובנויות משכבה אחת של תאים שנקראים תאי אנדותל.
מונח: אלסטיות - תכונה של גוף או של חומר המתבטאת ביכולתו לחזור לצורתו או לגודלו המקורי לאחר שמסלקים את הכוח המעוות את צורתו או את גודלו.
*97*
*97*
ההבדלים במבנה בין העורקים לוורידים ולנימים ממחישים היטב את תופעת ההתאמה בין תפקוד האיבר לבין מבנהו.
הדם הזורם בעורקים נדחף מהלב בלחץ חזק, ומגיע בתוך זמן קצר מאוד (פחות מדקה) אל כל תאי הגוף. הדפנות העבות והאלסטיות של העורקים עמידות בלחץ הזה, ומאפשרות את הזרימה המהירה. נוסף על כך, השרירים המצויים בדופנות העורקים מגיבים ללחץ המופעל עליהם: הם מתכווצים ונותנים לדם דחיפה נוספת. יש אפוא התאמה בין מבנה העורקים לאופן זרימת הדם בהם. התאמה כזו של המבנה לתפקוד מתגלה גם בוורידים. הזרימה החוזרת בוורידים אל הלב איטית הרבה יותר, ונעשית בלחץ נמוך בהרבה, ודופנות הוורידים הדקות בעלות האלסטיות הנמוכה עומדות בה ללא קושי. המסתמים בדופנות הוורידים מונעים זרימת דם בכיוון ההפוך, גם במקרים של הפרעה פתאומית בזרימת הדם.
כפי שראיתם, הנימים הם כלי הדם הדקים ביותר. הדפנות הדקיקות החד- שכבתיות של הנימים מאפשרות מעבר של חומרים מהדם אל התאים ומהתאים אל הדם. למעשה, פעולת ההזנה של תאי הגוף מתרחשת כולה רק בנימים. העורקים והוורידים מתפקדים כצינורות זרימה בלבד. רק כאשר הדם עובר בנימים, החמצן וחומרי המזון המובלים בו עוברים ממנו אל התאים, והפחמן הדו-חמצני שנוצר בנשימת התאים עובר לדם. גם חומרי פסולת המשתחררים מהתאים עוברים לדם הזורם בנימים בקרבת התאים.
כלי הדם | המבנה | הפעילות המתבצעת בו |
עורקים | -- | -- |
ורידים | -- | -- |
נימים | -- | -- |
*98*
*98*
הלב הוא למעשה שתי משאבות הפועלות כאחת. כל חדר הוא משאבה הדוחפת את הדם לכיוון אחר: החדר השמאלי דוחף את הדם לאבי העורקים, ולמעשה לכל העורקים במחזור הגוף. ואילו החדר הימני דוחף את הדם לעורק הריאות, ובהמשך לכל העורקים במחזור הריאות. שני החדרים דוחפים אפוא את הדם לשני מסלולי זרימה, השונים מאוד באורכם ובמספר הכולל של כלי הדם שהדם זורם דרכם.
אולם אף שכל חדר הוא משאבה נפרדת, שניהם פועלים יחד כמנגנון שאיבה אחד. יתר על כן, חדר אחד של הלב כלל אינו מסוגל לפעול בנפרד מהחדר האחר. פעולות השאיבה של שניהם תלויות תלות מוחלטת זו בזו. נעקוב אחר פעולת המשאבות, הידועה יותר בשם פעימת הלב.
פעימת הלב היא תהליך מחזורי בלתי פוסק. אנחנו נתחיל ברגע שבין שתי פעימות, כשהלב רפוי (ראו איור 4.7). התיאור מתייחס לאדם שאינו מבצע מאמץ גופני כלשהו.
- הרפיה - הלב נח. שריר הלב רפוי. דם זורם מוורידי הריאות לעלייה השמאלית, ומהוורידים הנבובים, המנקזים את כל הדם מהגוף, לעלייה הימנית. המסתמים בין העליות לחדרים פתוחים, הדם ממלא את העליות, ומתוכן הוא זורם לחדרים המתמלאים בהדרגה. שלב זה של הפעימה מכונה דיאסטולה. שלב זה נמשך בממוצע כ-0.3 שניות (שלוש עשיריות השנייה).
- התכווצות העליות - ההרפיה, שנמשכה רק כ-0.3 של שנייה, נקטעת בבת אחת. העלייה הימנית והעלייה השמאלית מתכווצות כמעט יחד (הימנית מקדימה במאית שנייה). בהתכווצותן הן דוחפות "מנה" אחרונה של דם לחדרים.
- התכווצות החדרים - לחץ הדם הממלא את החדרים גובר. המסתמים בין העליות לחדרים נסגרים בבת אחת.החדרים המלאים דם מתכווצים בעוצמה רבה. מסתמי העורקים נפתחים, והדם זורם בגל חזק מהחדר השמאלי לאבי העורקים, ומהחדר הימני לעורק הריאות. הלחץ שנוצר בתוך פתחי העורקים סוגר את המסתמים בדפיקה, והדם אינו יכול לחזור לחדרים. ההתכווצות של חדרי הלב נקראת סיסטולה. כל שלבי הסיסטולה נמשכים בממוצע 0.55 שניות (כמחצית השנייה) בקירוב.
עם תום שלבי הסיסטולה הלב חוזר להרפיה וחוזר חלילה.
נדגיש שוב, משך שלבי הפעימה כפי שמתואר כאן הוא ממוצע, ונכון לאדם בריא במצב מנוחה. שימו לב שמשך כל פעימה הוא פחות משנייה אחת.
*99*
(בספר איור, היעזר במנחה)
הצלילים הקצביים של פעימת הלב מוכרים לכל אחד. בפעימה של לב בריא אנו שומעים שני קולות: תחילה צליל דפיקה רפה ואחריו דפיקה חזקה יותר. השקט המשתרר בעקבותיה מציין את ההרפיה (הדיאסטולה), הנחשבת עד תחילת הפעימה הבאה.
הצליל הראשון, הרפה יותר, הוא קול סגירתם של המסתמים בין העליות לחדרים. הצליל השני, שאפשר לחוש בו לעתים ברגעי מאמץ או בעת התרגשות גדולה ("אוי, הלב שלי דופק נורא"), הוא צליל סגירתם של המסתמים בין החדרים לעורקים, מיד לאחר שהדם יוצא לעורקים (בסוף הסיסטולה).
@ הפנייה לאתר היכנסו לאתר של רכס, וצפו בסרטון.
המדגים את מבנה הלב ואת זרימת הדם בתוכו.
*100*
רופאים המקשיבים לפעימות הלב במסכת (סטתוסקופ), מקבלים מידע חשוב על בריאותו של האדם. תנועת סגירה לא חלקה לחלוטין של מסתמי העליות נשמעת כמעין רחש קל הנלווה לצליל הדפיקה. רחש זה מכונה "רשרוש". לא כל רשרוש קל בסגירת מסתמי העליות מעיד על בעיה. רשרוש חזק המלווה ברחשי זרימה, עשוי להעיד על כך שמסתמי העליות פגועים, ומניחים לכמות קטנה של דם לחמוק חזרה לעליות. במקרה כזה עורכים בדיקות נוספות, כדי לאמוד את מידת הפגיעה במסתמים, וכדי לבדוק אם יש צורך בטיפול מיוחד. הדפיקות הנשמעות בעת סגירת המסתמים מאפשרות לרופאים להבחין גם בסטיות מהקצב הסדיר של פעימות הלב. גילוי של הפרעות בקצב מחייב בדיקות נוספות לבירור הגורם להפרעות אלו.
*100*
כבר רמזנו לכם ששריר הלב הוא השריר החזק ביותר בגוף. הלב גם עובד קשה יותר מכל שריר בגוף. העומס המוטל עליו לאורך זמן הוא מדהים. תוכלו להתרשם מכוחו באמצעות תצפית קטנה שתבצעו על עצמכם.
א. החזיקו ביד אחת שעון עצר או שעון עם מחוג שניות. קמצו את כף היד האחרת לאגרוף ופתחו אותה, וחזרו על התרגיל במשך דקה. נסו לקמץ ולפתוח את האגרוף 70 פעם במשך דקה.
מה אתם מרגישים? האם תוכלו להתמיד בתרגיל יותר מדקה? לכמה זמן?
ב. בשעה אחת הלב פועם בממוצע 4,200 פעימות, כאשר האדם נמצא במצב מנוחה. חשבו באמצעות מחשבון:
- כמה פעימות יפעם לבכם בהנחה שתשלימו את מלוא תוחלת החיים שלכם (לפי נתונים של ארגון הבריאות העולמי מ-2014, תוחלת החיים הממוצעת בישראל היא: 80.2 שנים לגברים ו-84 לנשים)?
- כמה פעימות יפעם לבכם אם תחיו עד גיל 90?
ג. האם השרירים בכף היד שלכם מסוגלים לעמוד במאמץ באותה מידה כמו הלב שלכם?
*101*
שריר הלב שלכם (בניגוד לשרירי כף היד שאימצתם בתצפית) ימשיך לפעום ללא הרף בכל אותן שנים. הוא פשוט לא יפסיק. אבל זכרו שאת כל החישובים שלכם עשיתם לפי מספר פעימות הלב בדקה במצב מנוחה! במקרים רבים במשך חייכם לבכם יפעם מהר יותר, בריצה, בפעילות גופנית נמרצת או כשתתרגשו בגלל סיבה כלשהי. אם תנהגו בו בכבוד הראוי לו, הוא ימשיך לפעום כך במשך כל חייכם, בדייקנות רבה, ובהתאמה מלאה לרמת הפעילות שגופכם יהיה נתון בה.
אתם יודעים מניסיונכם שבבדיקות רפואיות שונות לא תמיד מקשיבים הרופאים ללב, ולעתים הרופאה או האחות בודקות את הדופק, בדרך כלל במפרק כף היד. במה שונה הדופק מפעימות הלב עצמו?
בעת התכווצות החדרים נדחפת מהחדר השמאלי לפתח אבי העורקים כמות דם גדולה, המפעילה לחץ על דופנות אבי העורקים. הדם מתנגש בדפנות העבות והאלסטיות של העורק, ונדחף מהן אל הקטע הבא בעורק. "גל" הדם הזה, הפוגע בדופנות אבי העורקים, ממשיך הלאה ומתנגש בדופנות העורקים הדוחפות אותו בהמשך דרכו. מיד אחריו מגיע עוד "גל", כאשר החדר השמאלי שוב מזרים דם אל אבי העורקים. "גל" הנוזל המכה על דופנות העורק, החוזר ונשנה בכל פעם שיוצא דם מהחדר השמאלי, הוא הדופק שאם חשים כאשר אנו מניחים את קצות האצבעות על מפרק כף היד או על צדו של הצוואר. הדופק הוא מעין "הד" המעיד על התכווצות החדרים בפעימת הלב.
*101*
במצב מנוחה הלב פועם בממוצע כ-70 פעם בדקה, ובכל פעימה הוא מזרים כ-70 מ"ל דם לגוף. כמות הדם היוצאת מהחדר בפעימה אחת נקראת נפח פעימה. פעימת לב אחת היא אירוע קצר מאוד הנמשך פחות משנייה. כאשר מעוניינים לעקוב אחר פעילותו של הלב, אם למטרות רפואיות ואם למטרות מחקר, צריך לבחון את פעילות הלב במרווחי זמן גדולים יותר. לשם כך מכפילים את נפח הפעימה (נפח הדם היוצא מהחדר בפעימה אחת) במספר פעימות הלב בדקה, ומקבלים את כמות הדם הממוצעת היוצאת מהלב בכל דקה.
כמות הדם היוצאת מהלב בדקה נקראת תפוקת הלב.
תפוקת הלב במצב מנוחה היא אם כך 70X70
- כלומר 4,900 סמ"ק בממוצע. בכל דקה מוזרמים מהלב 4,900 סמ"ק, שהם כמעט חמישה ליטרים דם - כמעט כל הדם הנמצא בגוף! חשוב לזכור כי כל המספרים האלה מציינים ערכים ממוצעים, כלומר אצל אנשים שונים יכולים להימדד ערכים שונים מעט.
*102*
כאשר אדם מבצע פעילות גופנית נמרצת, תפוקת לבו משתנה. בזמן ריצה אפשר לחוש במשהו מן השינוי: הלב פועם בקצב מהיר יותר. השאלה היא: האם רק קצב הפעימות גובר?
יש שתי אפשרויות לשינוי תפוקת הלב על ידי שינוי המדדים הקובעים אותה. מה הן האפשרויות?
*102*
ידוע לכם בוודאי כי פעילות גופנית מתמשכת וסדירה משפרת את בריאותו של הלב. השאלה היא: מה התועלת שהפיק הלב מהמאמץ הגופני הקבוע?
@ הפנייה לאתר היכנסו לאתר של רכס, וצפו בהדמיה של פעולת הלב במנוחה ובמאמץ.
שנו את מצבו של האדם בהדמיה התנוחה לפעילות מתונה ולמאמץ. בדקו מה קורה ללבם של אנשים בעלי כושר גופני שונה במצבים האלה, וענו על השאלות הבאות:
1. מהו קצב הלב של אדם בכושר נמוך במצב מנוחה?
2. מהו קצב הלב של אדם בכושר גבוה במצב מנוחה?
3. בעת פעילות מאומצת, האם יש הבדל בתפוקת הלב בין אדם בכושר גבוה לאדם בכושר נמוך?
4. איך אדם בכושר נמוך משיג את תפוקת הלב הנדרשת במאמץ?
5. איך אדם בכושר גבוה משיג את תפוקת הלב הנדרשת במאמץ?
6. לבו של אדם בכושר גבוה מסוגל להגיע לנפח פעימה גדול בהרבה בעת מאמץ. האם יש לכם השערה מה ההסבר לעובדה הזאת? כתבו את השערתכם והמשיכו לקרוא.
מי שמתאמן בקביעות ולאורך זמן בפעילות גופנית כלשהי, מרגיל את לבו בהדרגה לפעום בעוצמה ובמהירות בעת המאמץ. ההתכווצויות התכופות והחזקות בעת האימון מגבירות את קצב חילוף החומרים בתאי שריר הלב. כתוצאה מכך השריר כולו גדל, מתעבה ונעשה חזק יותר. בעת מאמץ, הלב מסוגל להגביר ללא קושי את עוצמת ההתכווצויות, בהתאם למידת המאמץ.
*103*
בדרך זו הוא מגדיל את נפח הפעימה. התבוננו שנית בהדמיה, ושימו לב לנפח הפעימה המשתנה אצל האדם בעל כושר גבוה בעת פעילות מאומצת. הגדלת נפח הפעימה מגדילה בהתאם את תפוקת הלב. תפוקת הלב גדלה במהירות, והגוף מקבל בכל דקה כמויות גדולות יותר של דם נושא חמצן. בתום המאמץ לבו של האדם המאומן חוזר במהירות רבה לתפוקה הרגילה שלו.
אצל אנשים העוסקים בספורט כחלק משגרת החיים, תפוקת הלב גדלה לעומת תפוקת לבם של אנשים שאינם פעילים, המשתנה רק לעתים רחוקות. למרות זאת, לבו של הספורטאי זוכה לנוח הרבה יותר מלבו של מי שמבלה שעות מול המחשב או הטלוויזיה.
נשמע כמו סתירה? בואו נעשה את החשבון.
אם בעת מנוחה לב הספורטאי פועם רק 50 פעימות בדקה, פירוש הדבר שמשך כל מחזור פעימה שלו ארוך יותר מזה של אדם שאינו עוסק בספורט. במקום 0.85 שניות נמשכת פעימת לבו של הספורטאי 1.2 שניות.היא ארוכה יותר ב-40% מפעימת לבו של האדם שאינו פעיל. כל שלבי הפעימה מתארכים, כולל משך ההרפיה. אולי שברירי השניות האלה אינם נראים לכם מרשימים במיוחד, אבל זכרו, ההרפיה היא זמן המנוחה של הלב, וזמנים אלה מצטברים לאורך דקות, שעות, ימים ושנים.
נניח לצורך החישוב שמשך ההרפיה של לב הספורטאי הוא 0.5 שניות, לעומת 0.3 שניות - משך הרפיה של "האדם היושב". "עודף המנוחה" שלב הספורטאי מרוויח הוא אפוא 0.2 שניות בפעימה אחת. נראה זניח? קצת חשבון פשוט יראה לכם מה שווים שברירי שנייה.
נכפיל את אורך ההרפיה במספר הפעימות בדקה (50 אצל הספורטאי), ונמצא כמה שניות של מנוחה צובר הלב שלו ביממה:
0.5X50X60X24=36,000
במשך יממה אחת לבו של הספורטאי צובר 36,000 שניות של מנוחה. באותו זמן לבו של זה שאינו ספורטאי נח רק 0.3
24 שהם 30,240 שניות. ההפרש בין זמני המנוחה האלה הוא 5,760 שניות.
*104*
הפכו את ההבדל בשניות להבדל בשעות. כמה זמן מנוחה מרוויח לבו של הספורטאי במשך יממה? במשך שבוע? במשך שנה?
ובכן, פעילות גופנית סדירה אינה רק מתכון לחיזוק שריר הלב, אלא היא גם מתכון לשיפור איכות חייו לאורך זמן. ככל שהלב מסוגל להפיק נפח פעימה גדול יותר בעת מנוחה, כך מתארך משך ההרפיה שלו בין פעימה לפעימה, וזמן המנוחה שלו גדל. ומה קורה כשהגוף מתאמץ? על כך ראו בהמשך הפרק.
*104*
במצב מנוחה הלב פועם בקצב קבוע בלי "לקבל פקודות" מהמוח או מגורם אחר. העצמאות שלו מפתיעה. חוקרים גילו כי כאשר מוציאים לב של בעל חיים, ומניחים אותו בכלי המכיל תמיסה מתאימה, הלב ממשיך לפעום על אף שהוא מנותק מהגוף. כל עוד הוא מוחזק בתמיסה, הלב יכול להחשיך לפעום שעות רבות. הוא יכול לפעול כך הודות לקוצב הלב שנמצא בתוכו. ידעתם שיש לכם קוצב לב?
בדרך כלל אנשים שומעים על קוצב לב רק בהקשר של ניתוח, כאשר מישהו נזקק להשתלה של קוצב לב מלאכותי. האמת היא שלכל אחד מאיתנו יש קוצב לב טבעי בתוך הלב, והוא גורם ללב לפעום בקצב קבוע וסדיר במשך כל החיים. העובדה שקוצב הלב יכול לפעול מחוץ לגוף, אינה אומרת שהוא מנותק משאר מערכות הגוף. אל הקוצב מחוברים עצבים, ויש קשר רצוף בינו לבין המוח. אך ברמות פעילות ממוצעות, וכשהגוף נמצא במנוחה, הקוצב פועל באופן עצמאי.
קוצב הלב הוא למעשה צבר של תאי שריר מיוחדים, השונים משאר תאי שריר הלב בכך שהם מפיקים באופן ספונטני דחפים חשמליים. דחפים אלה גורמים להם עצמם להתכווץ, וגם מעוררים את שאר חלקי שריר הלב להתכווץ. דחף חשמלי המופק מתאי הקוצב מסמן את סוף ההרפיה ואת תחילתו של מחזור פעימה חדש.
באיור תוכלו לראות את מיקומו של קוצב הלב בדופן העלייה הימנית, בערך בין פתחי שני הוורידים הנבובים המתנקזים אל העלייה. באיור רואים שיש קוצב לב נוסף. זהו קוצב הלב המשני. הוא בנוי כמו הקוצב הראשי, והוא מסייע בהעברת הדחפים החשמליים מהקוצב הראשי אל כל חלקי שריב הלב.
*105*
(בספר איור, היעזר במנחה)
קצב פעימות הלב משתנה בהתאם לשינויים החלים ברמת הפעילות של הגוף. מערכת העצבים, המווסתת את פעימות הלב, מעבירה הוראות לשינוי הקצב, ההוראות נקלטות בקוצב הלב, והוא גורם לשינוי הנדרש בקצב הפעימות.
המשימה שלפניכם מיועדת לביצוע בזוגות. כל אחד מבני הזוג ימדוד את מספר פעימות הדופק של בן זוגו בזמן תנוחה ובמצבי פעילות שונים.
1. הצטיידו בשעון עם מחוג שניות או בשעון עצר (סטופר) או בטלפון נייד.
חלקו ביניכם תפקידים: אחד מודד את הדופק של עצמו, האחר מודד את מעבר הזמן, ומסמןן מתי מתחילה מדידה ומתי היא מסתיימת.
2. מצאו את מקותו של הדופק במפרק כף היד. שימו שתי אצבעות על המקום המדויק.
3. אופן המדידה: מתחילים לספור את הפעימות ברגע שבן הזוג המצויד במכשיר המדידה, ייתן את האות לכך. מקובל לספור את הפעימות במשך 30 שניות, ולהכפיל ב-2 כדי לקבל את מספר הפעימות בדקה.
*106*
4. מדידת הדופק במצבים משתנים:
א. מנוחה. שבו על כיסא כדי למדוד את מספר פעימות הדופק שלכם בעת מנוחה. לקבלת תוצאה מדויקת יותר, חזרו על המדידה שלוש פעמים, וחשבו את הממוצע של כל המדידות.
ב. פעילות מתונה. דרכו במקום במשך שלוש דקות, ומדדו את הדופק מיד בגמר התרגיל.
ג. חזרה למנוחה. עמדו בשקט במשך דקה אחת, ומדדו את הדופק מיד בתום הדקה. חכו עוד שתי דקות, ומדדו שוב את הדופק.
חזרו על המדידה לאחר שתי דקות נוספות.
ד. פעילות מאומצת. רוצו במקום 150 צעדי ריצה, ומדדו את הדופק מיד בגמר התרגיל.
ה. חזרה למנוחה. שבו על כיסא וחכו דקה. מדדו את הדופק וכתבו את התוצאה. חזרו על מדידת הדופק כל דקה, עד שיחזור לקצב שלו בעת מנוחה.
מצב הגוף | מנוחה (ממוצע) | פעילות מתונה | מנוחה לאחר פעילות מתונה | ריצה במקום | מנוחה לאחר ריצה |
מספר הפעימות בדקה | -- | -- | מדידה:1. --2. --3. -- | -- | מדידה:1. --2. --3. --4. --5. --6. -- |
ז. השוו את השינויים בקצב הדופק שלכם עם בני כיתתכם. האם אפשר לזהות מי מכם עוסק באופן סדיר בפעילות גופנית? נמקו את תשובתכם.
*107*
*107*
"לחץ דם" - זה טוב או רע? כשאנשים מבוגרים מדברים על לחץ דם, יש נטייה להשוב שמדובר בבעיה רפואית, במשהו שקשור למחלה. למעשה, כל נוזל שזורם בצינור, מפעיל לחץ על דופנות הצינור. לחץ דם הוא הלחץ שנוזל הדם מפעיל על הדפנות של כלי הדם שבהם הוא זורם.
מאחר שהדם מספק חמצן לתאים, הוא חייב להגיע לכל תאי הגוף במהירות כזו שאספקת החמצן להם תהיה רצופה, ללא הפסקות. הגעה מהירה ורצופה של דם לתאים תלויה בלחץ דם תקין.
שני גורמים תורמים ללחץ שהדם מפעיל על דופנות כלי הדם. החדר השמאלי של הלב הדוחף את הדם בעוצמה לתוך אבי העורקים, הוא גורם אחד. הגורם האחר הוא העורקיקים. לעורקיקים יש קוטר צר בהרבה מזה של העורקים, והוא יוצר התנגדות לזרימת הדם בתוכם.
הדם תמיד זורם מאזור שהלחץ בו גבוה לאזור שהלחץ בו נמוך יותר. הלחץ הגבוה ביותר שורר בנקודת היציאה של הדם מהחדר השמאלי לאבי העורקים. הלחץ הנמוך ביותר שורר בנקודת הכניסה של הוורידים הגדולים לעלייה הימנית של הלב. אפשר לומר שהדם זורם במורד של מפל לחצים: מהלחץ הגבוה ביותר ללחץ הנמוך ביותר. ככלל, לחץ הדם בעורקים גבוה בהרבה מלחץ הדם השורר בוורידים.
מדוע לחץ הדם מתואר תמיד בשני מספרים? מה מציין כל מספר?
לחץ הדם בעורקים אינו קבוע. הוא עולה ויורד בהתמדה בהתאם לפעימת הלב: בסיסטולה, שלב התכווצות החדרים, לחץ הדם מגיע לשיא. מיד אחר כך, בדיאסטולה, לחץ הדם יורד לערך נמוך יותר. לחץ הדם הנמדד בשלב הסיסטולה נקרא לחץ דם סיסטולי, וערכו הממוצע אצל אנשים בריאים הוא 120 מ"מ כספית. לחץ הדם הנמדד בשלב הדיאסטולה נקרא לחץ דם דיאסטולי, וערכו הממוצע אצל אנשים בריאים הוא 80 מ"מ כספית. שני המספרים האלה, 120ו-80 מתארים לחץ דם בעורקים הגדולים כשהאדם במצב מנוחה. סטיות קלות ממספרים אלה עשויות להיחשב תקינות, בהתחשב בגיל ובמצב הגופני הכללי של האדם.
*108*
רגע קצר של היסטוריה: למה "מילימטרים כספית"?
(בספר תמונה, היעזר במנחה)
התבוננו בתמונה שבאיור 4.9. בתמונה רואים מכשיר ישן למדידת לחץ דם. המכשיר בנוי מצינורית שבתוכה עמוד כספית, ומשרווול גומי מחובר למשאבה. צינור נוסף מתחבר מהמשאבה לצינורית. השרוול נכרך על זרוע הנבדק. ההסבר הוא זה: הרופא מקשיב לדופק של הנבדק ובמקביל מנפח את שרוול הגומי. לחץ האוויר בשרול מעיק על העורק, ובה בעת מעלה את עמוד הכספית בצינורית. כאשר הלחץ בשרוול משתווה בדיוק ללחץ הדם בעורק של הנבדק, זרימת הדם נעצרת, וצליל הדופק נעלם. הרופא מסתכל בגובה עמוד הכספית באותו חלקיק שנייה. בניסיונות חוזרים ונשנים שנעשו עם המצאת המכשיר (החל ב-1881 ועד 1905, אז למדו להבחין בין לחץ סיסטולי לדיאסטולי), נמצא שאצל אדם בריא עמוד הכספית מגיע לגובה ממוצע של 120 מילימטר, בדיוק כאשר לחץ האוויר בשרוול משתווה ללחץ הדם הסיסטולי. בהמשך הבדיקה, כאשר הרופא משחרר את האוויר מהשרוול, הלחץ שבו יורד עד שהוא משתווה ללחץ הדיאסטולי. במצב זה, גובה עמוד הכספית הוא 80 מילימטר בממוצע. כיום מרבים להשתמש במכשיר אלקטרוני העוקב אחר הדופק תוך ניפוח אוטומטי של שרוול הגומי. עם זאת, היחידות לא השתנו. כאשר לחץ האוויר בשרוול משתווה ללחץ הדם, הן הסיסטולי והן הדיאסטולי, המכשיר מציין את הלחצים באותם מספרים, 120 ו-80, על אף שאין בו עמוד כספית.
התבוננו בגרף שבאיור 4.10.
*109*
העקומה באיור 4.10 מראה את לחצי הדם בעורקים, בנימים ובוורידים. בצד השמאלי רואים את תנודות הלחץ בכלי הדם במחזור הגוף. שימו לב לירידת הלחץ הבולטת בנימים. בצד ימין רואים את לחצי הדם במחזור הריאות, או המחזור הקטן.
הקו האדום הרצוף מציין את הערך הממוצע של לחץ הדם. קו זה נועד להבליט את הירידה הכוללת בלחץ במחזור הגוף – מאבי העורקים עד לחדר הימני. קו רצוף נוסף מראה בנפרד את ירידת הלחץ במחזור הריאות - מעורק הריאות ועד הכניסה לעלייה השמאלית. הקטע המסומן באדום בקו הרצוף מציין את ממוצע הלחצים בעורקים בלבד. הגרף מבהיר מדוע מדידות של לחץ דם נעשות בעורק גדול, שבו התנודות בלחץ בולטות במיוחד.
זרימת הדם בוורידים מעוררת תהיה: הלחץ נמוך כל כך, ומהירות הזרימה כה איטית, שלא ברור איך הדם מצליח לסיים את זרימתו במחזור הגוף ולהגיע ללב. התשובה היא שזרימת הדם בוורידים אכן אינה תלויה רק בדחיפת הדם מהחדר השמאלי ובמפל הלחצים השורר במחזור. הזרימה בהם נעזרת גם בשרירים. גם כשהגוף במנוחה השרירים לעולם אינם רפויים. הם מבצעים פעילות מתמדת של התכווצות והרפיה לסירוגין, כל הזמן. התנועות המתמידות האלה של התכווצות והרפיה יוצרות את מה שנקרא טונוס השרירים. הטונוס של השרירים מפעיל לחצים מקומיים על דופנות הוורידים בכל הגוף, ודוחף את הדם הזורם בהם.
*110*
השפעתו חשובה במיוחד ברגליים, שבהן הדם חוזר מהנימים שבקצות כפות הרגליים ועושה דרך ארוכה במיוחד ונגד כוח הכובד עד לעלייה הימנית. המסתמים שבדופנות הוורידים מונעים זרימה לאחור של הדם, גם כשלחצו נמוך ביותר.
מסדר צבאי ביום קיץ - סכנה ללחץ הדם
חיילים שעומדים במסדר בקיץ, ונדרשים לעמוד ללא תנועה במשך פרקי זמן ארוכים, מקבלים הנחיות להניע את הבהונות ללא הפסק. הסיבה לכך היא שכאשר נמצאים בחוץ ביום חם, מים מתאדים מכלי הדם בעור, והגוף מאבד מים במהירות. נוסף על כך, כלי הדם הקרובים לעור מתרחבים ולחץ הדם בתוכם יורד. אם נוסיף לכך את חוסר תנועה, זרימת הדם בוורידים עלולה להיעצר לגמרי.
התבוננו בעקוחה שבאיור 4.10 וענו:
א. מהו לחץ הדם בחדר השמאלי בשלב ההרפיה של פעימת הלב?
ב. בין אילו ערכים נע לחץ הדם בנימים: מה הערך המרבי ומה הערך המזערי שלו?
ג. יש הבדלים גדולים בין לחצי הדם בשני חדרי הלב. איך קשור הנתון הזה להתאמה בין תפקוד החדרים למבנה שלהם?
ד. בעקומה רואים שתנודות לחץ הדם באבי העורקים קיצוניות יותר מתנודות הלחץ בעורק הריאות. מה ההסבר לכך?
ה. אתגר: הסתכלו בלחץ הדם בוורידים במחזור הגוף. אף שבכלל הוורידים בגוף אין תנודות משמעותיות בלחץ הדם, הגרף מצביע על כך שבקרבת החדר הימני, כלומר בוורידים הנבובים, המזרימים דם לעלייה הימנית, יש תנודות קלות בלחץ הדם. מה יכול להיות ההסבר לכך?
*111*
כשעומדים בלי תנועה, לחץ הדם בסכנה כי הזרימה החוזרת מהוורידים ללב איטית מדי. אבל אי אפשר להסתפק בתנועת השרירים. גם נפח הדם חשוב מאוד לשמירה על לחץ תקין. אמנם הגורמים הראשיים ללחץ הדם הם דחיפת הדם על ידי החדר השמאלי והתנגדות העורקיקים לזרימה, אבל הלחץ תלוי גם בנפח הכללי של הנוזל שנמצא בכל רגע במערכת הזרימה. כל אובדן ניכר של נוזלים, עקב פציעה או התייבשות, מוריד את לחץ הדם במידה ניכרת. כאשר הלחץ נמוך מאוד, מהירות הזרימה של הדם במחזור יורדת מאוד. שתי סכנות גדולות קשורות לירידה כזו בלחץ הדם.
א. הדם חוזר מהגוף ללב במהירות נמוכה מדי, ואינו ממלא אותו מחדש בקצב תקין. התמלאות החדרים בקצב קבוע היא תנאי לסדירות של פעימות הלב, ואם החדרים אינם מתמלאים כראוי, או מתמלאים לאט מדי, זרימת הדם בגוף משתבשת.
ב. דם נושא חמצן לא מגיע למוח במהירות הנדרשת. התוצאות הן אובדן הכרה, שיבושים בפעילותה של מערכת העצבים, וסיכון ממשי לחייהם של תאי עצב הזקוקים לחמצן רב לתפקודם התקין.
לעתים, קשה למנוע איבוד דם בפציעה עקב תאונה. במקרה כזה הפתרון הוא עירוי מהיר של דם, ואם הנסיבות אינן מאפשרות זאת, הפצוע מקבל עירוי נוזלים שישמר את לחץ הדם שלו עד שיתאפשר עירוי דם.
אבל התייבשות אפשר למנוע בקלות יחסית. בשעה אחת של שהייה בחוץ ביום קיץ מתנדפות מהגוף כשתי כוסות מים. הכמות הזו חייבת לחזור למערכת הדם. לכן מי שנמצא בחוץ ביום חם, או שוהה זמן רב בשמש, חייב לשתות כמויות גדולות של נוזלים.
לחץ דם תקין חיוני להומאוסטזיס. הוא מאפשר לדם להגיע לכל חלקי הגוף במהירות הדרושה כדי לספק את צורכי התאים. על איזו מהירות אנחנו מדברים? באופן כללי, מהירות הזרימה של נוזל בצינור תלויה לא רק בלחץ הנוזל אלא גם ברוחב הצינור שבו הוא זורם. ככלל, בלחץ נוזלים נתון, ככל שהצינור צר יותר, הזרימה בו מהירה יותר, וההפך - בצינור רחב הזרימה איטית יותר.
אתם כבר יודעים שיש הבדלים גדולים ברוחב כלי הדם השונים. הקוטר של אבי העורקים במקום הרחב ביותר שלו הוא 3 ס"מ ושטח החתך שלו בין 3 ל-5 סמ"ר (שטח החתך שונה בקטעים שונים בצינור). קוטר ממוצע של נים דם הוא כ-7 מיקרומטרים. היכן תצפו למצוא את הזרימה המהירה ביותר? התבוננו באיור 4.11. האם הגרפים מתאימים לציפייה שלכם?
*112*
"צינור הנימים" אינו רק רחב, הוא גם ארוך להפליא
מספר נימי הדם בגוף הוא עצום, אם כי צפיפותם אינה זהה בכל הרקמות. במילימטר מעוקב של רקמת שריר, למשל, יש בין 1,400 ל-4,000 נימי דם. אורכו של נים דם ממוצע הוא כמילימטר.
אם נחבר את כל נימי הדם שבגופם בקצותיהם, נקבל צינור שאורכו 40,000 ק"מ, כלומר כהיקפו של כדור הארץ בקו המשווה! ובכן, כמה נימי דם יש בגופנו? מי שרוצה לדעת את התשובה, מוזמן לחלק 40,000 ק"מ ב-1 מ"מ. התוצאה שתתקבל תלמד על מספר הנימים בגוף. אפשר לתאר את מספרם העצום של הנימים בדרך נוספת.
אם נאחד את כל נימי הדם שבגופם לצינור אחד רחב, נקבל צינור ענק ששטח הדפנות הפנימיות שלו יהיה 6,300 מ"ר או 6.3 דונמים!
המעבר של החמצן והחומרים השונים מהדם לתאי הגוף נעשה כאשר הדם זורם בנימים. מספרם העצום של הנימים מבטיח שטח ענק וזרימה איטית במיוחד, שני גורמים המייעלים מאוד את הדיפוזיה של החמצן לתאים, ואת הדיפוזיה של הפחמן הדו-חמצני מהתאים החוצה, אל הדם.
באיור 4.11 רואים שתי עקומות. העקומה הכתומה מתארת את מהירות זרימת הדם בכלי דם שונים ביחידות של סנטימטר בשנייה. העקומה השחורה מתארת את שטח החתך (כלומר, את הרוחב) של כלי הדם השונים ביחידות של סמ"ר.
הסבר מושג: שטח חתך.
רוחב של צינור מיוצג על ידי שטח החתך שלו. שטח זה תלוי בקוטר הצינור: ככל שקוטר הצינור גדול יותר, שטח החתך גדול יותר.
התבוננו באיור 4.11, וענו על שאלה 4.9.
א. היכן זורם הדם במהירות הגדולה ביותר: בכלי הדם הרחבים יותר או באלה הצרים יותר?
ב. על פי העקומה, לאילו כלי דם יש קוטר גדול יותר: לאבי העורקים או לנימים?
ג. על פי העקומה, מה מהירות זרימת הדם בוורידים?
ד. מה ההסבר להבדל במהירות הזרימה בעורקים לעומת הנימים, כפי שמתארות העקומות?
*113*
מספר הנימים בגוף הוא כה גדול, שלמרות גודלם הזעיר, שטח החתך הכולל שלהם נע בין 4,500 ל-6,000 סמ"ר (הססדים שונים בין בני אדם שונים). למעשה, כשהדם עובר בזרימתו מהעורקיקים לנימים, אפשר לדמות את המצב למים הזורמים בצינור צר מאוד, ונשפכים בבת אחת לבריכה ענקית. קל להבין למה מהירות הזרימה בהם איטית כל כך.
*113*
איך מתחלקים 5.5 ליטרים של דם בין האיברים והרקמות בגוף?
ככל שרקמה פעילה יותר, היא זקוקה לאספקה גדולה יותר של חמצן ומזון. בעת מאמץ גופני השרירים מתכווצים במהירות ובעוצמה. כדי שיוכלו לעשות זאת הם זקוקים לאספקה מוגברת של חמצן מהדם. בה בעת הם משחררים לדם כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני.
(בספר גרף, היעזר במנחה)
*114*
א. בגופו של אדם בוגר יש כ-5.5 ליטרים דם. איך תסבירו את העובדה שבעת פעילות נמרצת, כמות הדם הזורמת בכל הגוף בדקה היא בערך פי שלושה מכמות זו?
ב. איך נראה עורו של אדם שרץ ריצה ממושכת? האם יש בגרף הסבר לכך?
ג. בתחילת הפרק הסברנו שהדם ממלא תפקוד חשוב בשמירה על טמפרטורת גוף קבועה. מה הקשר בין תפקוד זה של הדם לבין זרימה מוגברת של דם לעור בעת מאמץ?
רמז: חשבו על, פעילותם של תאי השריר במאמץ.
ד. מדוע לא מומלץ לאכול ארוחה מלאה לפני אימון גופני?
ברור אם כן שבעת מאמץ תפוקת הלב גדלה.
הלב עצמו אינו "יודע" אם הגוף משנה את רמת פעילותו, אין לו אמצעים לקליטת מידע על מידת המאמץ בשרירים. המידע על המאמץ מגיע מהשרירים - באמצעות הדם - אל מרכזי בקרה הנמצאים במוח. המוח מעבד את המידע שנקלט, ומעביר הוראות אל הלב. מרכזי בקרה במוח מוציאים דחפים ללב הגורמים לו לשנות את קצב הפעימות. הם גם גורמים לשריר הלב להגביר את עוצמת ההתכווצויות או להחליש אותן, בהתאם לרמת הפעילות של הגוף. גם מערכת הפרשת ההורמונים מעורבת בשינוי של תפוקת הלב. הלב מגביר אם כן את התפוקה בהתאם להוראות מהמוח, אבל אינו מעורב בוויסות זרימת הדם ובכיווני הזרימה לאיברים השונים.
*114*
השאלה המעניינת היא: איך נקבעת חלוקת הדם בין הרקמות והאיברים בגוף במצבי פעילות שונים?
ויסות זרימת הדם לרקמות מתקיים בשתי רמות: רמה מקומית ורמה מערכתית. ברמה המקומית, שיעור זרימת הדם לרקמה נקבע על ידי העורקיקים בתהליך שנקרא ויסות עורקיקי. עורקיק יכול להתכווץ או להתרחב בהשפעתם של גורמים כגון רמת הפחמן הדו-חמצני או רמת החמצן בדם, וגם עקב גירויים ממערכת העצבים או מהמערכה ההורמונלית, שעליהן תלמדו בהמשך. כאשר עורקיק מתכווץ, זרימת הדם בנימים המסתעפים ממנו נבלמת, ופחות דם מגיע לתאי הרקמה הניזונים מהם. וההפך, כאשר עורקיק מתרחב, כל הנימים המסתעפים ממנו מקבלים דם. ויסות עורקיקי אחראי למשל להגברה של זרימת דם לעור בעת מאמץ גופני.
*115*
כאשר אדם נמצא במנוחה, רק 20%-25% מכלל הנימים המזינים את השרירים פתוחים ועובר בהם דם. האם פירוש הדבר שיש תאים ברקמת השרירים שאינם מקבלים חמצן ואינם ניזונים? מובן שלא. המפתח לתופעה המוזרה הזאת טמון בריבוי העצום של נימי הדם בגוף. כ-20% מכלל הנימים מספיקים כדי להזין את כל התאים בגוף במצב מנוחה. המרחק המרבי בין תא כלשהו ברקמה לבין נים הדם הקרוב ביותר אינו עולה על 150 מיקרומטר - מרחק השווה לקוטרם של כעשרה תאים בגודל ממוצע. מרחק זה הוא המרחק המרבי שמולקולת חמצן יכולה לעבור בדיפוזיה במהירות העונה על צורכי הנשימה של התאים. בשל הריבוי העצום של נימי דם הפרושים בין התאים, אין הכרח שהדם יזרום בכל רגע דרך כל הנימים ברקמה כלשהי.
ריבוי הנימים ואפשרות סגירתם ממחישים תופעה ביולוגית מעניינת: אפשר לכנותה "חיסכון פיזיולוגי". מספר נימי הדם בגוף גדול בהרבה מהנדרש כדי לספק לתאים חמצן וחומרי מזון במצבי מנוחה או בפעילות מתונה. ואכן, כשאין צורך בכך, רוב הנימים פשוט "לא משחקים". לעומת זאת, בשעת הצורך, הנימים "הנחים" יכולים להיפתח באופן מיידי ולאפשר הזרמת דם בתגובה לצרכים המשתנים של התאים. הריבוי העצום של הנימים מקנה לגוף מרחב תמרון גדול מאוד, ומאפשר ויסות מדויק ביותר של כמות הדם שתזרום אל האזור הפעיל, בהתאמה מלאה לצרכיו.
יש מעט מקומות בגוף שבהם תאים מרוחקים מנימי דם מרחק גדול מ-150 מיקרומטר. בקרניות העיניים אין כלל נימי דם, והקרניות ניזונות מהנוזל הממלא את כדור העין. גם בתוך הסחוסים, למשל במפרקים, בקצה האף, בתנוכי האוזניים ובין חוליות עמוד השדרה, אין פרישה של נימי דם. כאשר שכבת הסחוס גדלה והתאים בתוכה מתרחקים מנימי הדם מרחק העולה על 150 מיקרומטר, הם פשוט מתים.
*116*
ברמה המערכתית, זרימת הדם בכלי הדם כפופה לוויסות על ידי מערכת העצבים ועל ידי המערכת להפרשת הורמונים. בעת פעילות גופנית, המוח קולט מידע על עלייה בריכוז פחמן דו-חמצני בכלי דם המזינים את השרירים, ובתגובה הוא משדר פקודות משני סוגים:
א. פקודות המגבירות את תפוקת הלב. פקודות אלה עוברות בעצבים המקשרים ישירות בין המוח ללב.
ב. פקודות המשפיעות על כיווני זרימת הדם. עצבים המקשרים בין המוח לכלי הדם גורמים הרחבה של העורקים המזרימים דם לשרירים, והצרה של העורקים המזרימים דם לאיברים אחרים. עקב כף פחות דם זורם לאיברים שפעילותם אינה קשורה למאמץ הגופני, למשל למעיים. אפשר לדמות את תפקוד המוח במקרה זה ל"שוטר תנועה". כל כמות הדם היוצאת מהלב בפעימה מתחלקת באופן כזה שברקמות הזקוקות לאספקה מוגברת, למשל בשרירים, זורם דם רב יותר, ואילו באיברים או ברקמות שאינם משתתפים במאמץ, למשל במעיים או בכליות, זורם פחות דם.
נוסף לוויסות על ידי המוח, תפוקת הלב מושפעת גם מהפרשה של הורמון בשם אדרנלין. הורמון זה משפיע גם על שרירים שנמצאים בדופנות העורקים. הוא גורם התכווצות או הרפיה של השרירים, ובכך מוביל להתרחבות או להצרה של העורקים.
הכרתם את מערכת ההובלה, את מבנה הלב, את כלי הדם ואת אופן פעולתם. ראיתם איך איברי המערכת מותאמים להזרמה של הדם במחזור הגוף ובמחזור הריאות, והכרתם את אמצעי הוויסות המפקחים על זרימת הדם בכל חלקי הגוף בהתאם לצרכיו.
הגיעה העת להכיר את הדם עצמו.
*117*
בפרק הראשון של הספר הסברנו שיש בגוף ארבעה סוגים בסיסיים של רקמות: רקמת אפיתל, רקמת חיבור, רקמת עצב ורקמת שריר. הדם נמנה עם רקמות החיבור. הייחוד שלו כרקמה מתבטא בכך שהנוזל הבין-רקמתי תופס יותר ממחצית מכלל הרקמה, כ-55% מנפחה, והתאים תופסים כ-45% מהנפח. במילים אחרות, הדם הוא רקמה שהתאים שלה פזורים בתוך נוזל. נכיר את שני מרכיבי הרקמה - הנוזל והתאים.
כאשר שמים דם במבחנה ומסובבים אותה במכשיר שנקרא צנטרפוגה, הדם במבחנה נפרד לשתי שכבות. בחציה התחתון של המבחנה נוצר משקע סמיך שצבעו אדום, ומעליו שכבת נוזל שקוף בעל גוון צהבהב. אם נתבונן בגבול שבין שתי השכבות בזכוכית מגדלת, נבחין בשכבת ביניים דקה מאוד שצבעה בהיר, כמעט לבן.
*117*
באיור 4.13 רואים איך נראה דם במבחנה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
פלזמה (כ-55% מנפח הדם)
תאי דם לבנים וטסיות דם (פחות מ-1% מנפח הדם)
תאי דם אדומים (כ-45% מנפח הדם)
*117*
החומרים | ריכוז בפלזמה |
מים | 90% הנפח הפלזמה |
חלבונים שונים | 7%-9% מנפח הפלזמה |
מלחים או מינרלים (יוני אשלגן, סידן, כלוריד, מגנזיום, נחושת, יונים של חומצה פחמתית, חומצה זרחתית ואחרים) | סך הכול 0.9% מנפח הפלזמה.לכל מינרל ריכוז שונה, הנשמר בקביעות בפלזמה |
גלוקוז | 70-110 מ"ג לכל 100 מ"ל דם (הריכוז עולה מיד לאחר ארוחה. אצל אדם בריא הוא יורד ל-120 בערך בתוך שעתיים) |
חומצות אמיניותחומצות שומן | ריכוז משתנה לפי זמני ארוחות וקצב חילוף החומרים |
שתנן: תוצר פירוק חלבונים | 0.03% מנפח הפלזמה |
הורמונים | ריכוזים זעירים משתנים מאוד, הנמדדים ביחידות של מיליוניות גרם |
פלזמה בביולוגיה ובמקומות אחרים
אל תתבלבלו בין הפלזמה של הדם, לבין מסכי פלזמה בטלוויזיה ובמכשירים אלקטרוניים אחרים. המונח "פלזמה" נמצא בשימוש בתחומי מדע שונים.
בפיזיקה ובאלקטרוניקה יש לו משמעות אחרת לגמרי מהמשמעות שלו בביולוגיה. אין קשר בין ה"פלזמות" במדעים השונים.
*118*
א. מה מקורו של החומר, מאיזו מערכת גוף או מאילו איברים הוא מגיע אל הדם?
ב. לאן הדם מוביל אותו?
רמז: היזכרו בנאמר בפרק השלישי העוסק בנשימה, על מעבר החמצן מנאדיות הריאה לדם.
רמז: היזכרו בנאמר בפרק השלישי על הפחמן הדו-חמצני.
@ הפנייה לאתר היכנסו לקישור באתר של רכס, וקראו את הפסקה הראשונה בלבד בנושא.
*118*
ריכוז כלל המומסים בפלזמה נשמר קבוע בתוך גבולות צרים. יש לכך חשיבות עצומה לשמירה על ההומאוסטזיס.
ירידה בריכוז המומסים הכולל בפלזמה עלולה לגרום למעבר מים מן הפלזמה לתאי הדם, מה שעלול להוביל להתנפחות התאים ולהתפוצצותם.
א. איך נקרא התהליך שבו מים מהפלזמה עוברים לתאי הדם כאשר ריכוז המומסים בפלזמה נמוך?
ב. מה יקרה לתאי הדם אם ריכוז המומסים בדם יעלה מעבר לרמה התקינה?
הרכב המומסים בפלזמה מגלה כמה דברים מעניינים על ההומאוסטזיס.
בדמו של אדם בריא נמצא ריכוז קבוע של חלבונים מסוגים מסוימים, שאינו קשור לסוג התזונה של האדם, בין שהוא אוכל בשר או דגים, ובין שהוא צמחוני.
גם ריכוז המינרלים בדמו של אדם בריא הוא קבוע, ואינו תלוי בשימוש במלח, אלא אם כן הוא מוגזם בעליל. הורמונים, שאותם תכירו בהמשך, מאזנים את ריכוזי המינרלים בדם כך שיישמרו בתוך גבולות צרים מאוד.
*119*
*119*
סטיות מהריכוז התקין של החומרים המומסים בדם עלולות לערער את ההומאוסטזיס, ולגרום נזקים לתאים. כל סטייה בולטת ומתמשכת בריכוז של חומר כלשהו מצביעה על הפרעות בתפקוד של איבר או מערכת, כלומר על מחלה. סטיות של חומרים מהריכוז התקין שלהם מאבחנים בדרך כלל בבדיקות דם.
- ריכוז גבוה של גלוקוז מעיד על מחלת הסוכרת.
- ריכוז גבוה של כולסטרול או של חומצות שומן עלול להוביל להיווצרות טרשת עורקים. משקעי טרשת מפריעים לזרימה סדירה של הדם בכלי הדם. הפרעה בזרימת הדם לתאים עלולה להוביל לערעור של יציבות הסביבה הפנימית.
- ריכוז גבוה של חלבון שנקרא בילירובין יכול להעיד על צהבת, שנובעת מהפרעה בתפקוד הכבד. הפרעות בתפקוד הכבד עלולות לערער את יציבות הסביבה הפנימית.
כולסטרול הוא ליפיד (חומר שומני) שנוצר בתאי הכבד. הוא משתתף בהרכב הקרומים של תאים, ביצירת הורמונים ובתהליכים חשובים אחרים, לכן הוא חיוני לבריאות הגוף. הכולסטרול מגיע לגוף גם דרך מזונות מסוימים המכילים שיעור גבוה של שומן מן החי.
למרות חשיבותו, הצטברות עודף כולסטרול בדם אינה רצויה. עודף כולסטרול קשור כנראה למחלות של כלי הדם והלב. שני חומרים שהם שילוב של חלבונים וליפידים מובילים את הכולסטרול בדם. הם נקראים LDL ו-HDL. ה-HDL המכונה בקיצור "כולסטרול טוב" (אף שאיננו כולסטרול אלא שילוב של חלבון ושל ליפיד!) מוביל כולסטרול אל הכבד, ומונע הצטברות שלו בדופנות העורקים. ה-LDL המכונה "כולסטרול רע", מוביל מולקולות של כולסטרול לכיוון תאי הרקמות, ויכול לגרום הצטברות שלהן בדופנות העורקים.
נוכחות עודף כולסטרול בדופנות העורקים מובילה להצטברות משקעים בדפנות. משקעים אלה מפריעים לזרימה חופשית של הדם. מצב זה נקרא טרשת עורקים. לעתים משקעי הטרשת מצטברים עד שהם חוסמים כליל את זרימת הדם. אם הטרשת מתפתחת באחד או בכמה מכלי הדם הכליליים, היא מסכנת את הלב. טרשת עורקים עלולה לפגוע גם בזרימת הדם במוח, ובמקרה של סתימת כלי דם במוח, לגרום שבץ מוחי.
*120*
בניגוד לרוב החומרים המומסים בפלזמה, החלבונים אינם מסוגלים להיכנס לתאי הדם, וגם לא לתאים אחרים, משום שהמולקולות שלהם גדולות מדי. כזכור לכם, חלבונים שהיו במזון התפרקו במערכת העיכול לחומצות אמיניות. החלבונים שנמצאים בתוך התאים נוצרים מחומצות אמיניות. אם כך, איך מגיעים אל הפלזמה החלבונים המומסים בה? ומדוע יש לכל האנשים אותם חלבונים בפלזמה?
התשובה היא שתאים אמנם לא קולטים חלבונים שלמים, אך לעומת זאת הם מסוגלים "לייצא" חלבונים שנוצרו בהם. לתאים יש אברונים שבין שאר פעולותיהם הם מפרישים מהתא חלבונים שנוצרו בו. רוב החלבונים שנמצאים בפלזמה מצרים מחומצות אמיניות בתאי הכבד, !וופרשים מהם לדם. יש בה גם חלבונים שנוצרו באיברים אחרים בגוף והופרשו אל הדם.
בבדיקות דם בודקים גם את מספרם של תאי הדם האדומים והלבנים ושל טסיות הדם. גם חריגות מהמספרים התקינים של תאי הדם הן עדות למחלות שונות.
(בספר תמונה, היעזר במנחה)
מה יקרה לאדם הסובל ממחסור ניכר בחלבונים לאורך זמן?
הילד שבתמונה סובל מתת- תזונה, המתבטאת בעיקר במחסור בחלבונים. פלזמת הדם שלו היא היפוטונית מאוד ביחס לנוזל הבין-תאי.
מים עוברים מהפלזמה לנוזל הבין-תאי ומצטברים בין התאים ברקמות, בכמות גדולה, מצב שנקרא בצקת.
לפניכם תוצאות חלקיות של בדיקת דם של אדם. האדם היה בצום 12 שעות לפני שנלקח הדם לבדיקות.
החומר | התוצאה | הטווח התקין |
גלוקוז | 124 | 70-100 |
שתנן | 21.3 | 15-40 |
כולסטרול כללי | 160 | נמוך מ-200 |
HDL | 49 | 35-60 |
LDL | 138 | נמוך מ-130 |
*121*
1. מדוע הבדיקה נעשית לאחר צום של 12 שעות?
2. מה אפשר להסיק מתוצאת הבדיקה של גלוקוז?
3. היעזרו בפרק השני בסעיף העוסק בכבד, וכתבו: ממה נוצר שתנן? לאן הוא עובר מהדם?
4. רמת השתנן אצל הנבדק תקינה. איך הייתם מסבירים רמה גבוהה מהרגיל של שתנן?
5. רמת הכולסטרול הכללית של האדם היא בטווח התקין. האם הנבדק פטור מחשש לטרשת?
6. לפי בדיקה זו, האם מצבו של הנבדק מעיד על צורך בשינוי בתזונה שלו? מדוע? על אילו שינויים הייתם ממליצים לו? אין לפרט סוגים של מאכלים, אלא לציין רק המלצה כללית!
אדם רץ ריצה ממושכת ואינו מקפיד לשתות. ענו על השאלות הבאות, הבודקות מה צפוי לקרות במערכת ההובלה בגופו. התייעצו ביניכם לפני שאתם עונים. במקרה של חילוקי דעות בצוות, כתבו את כל הדעות. ציינו את הנימוקים לדעות השונות.
1. איזה שינוי צפוי בנפח הכולל של המים בפלזמה?
2. כאשר מבצעים מאמץ שרירים ניכר, תפוקת הלב גדלה. איך משפיע הדבר על לחץ הדם של האדם?
3. האם התשובה שלכם לשאלה 2 מושפעת מהעובדה שהאדם אינו שותה? מה עלול לקרות ללחץ הדם שלו? איך הדבר עשוי להשפיע על קצב פעימות הלב? אם אינכם בטוחים בתשובה, כתבו את השערתכם והסבירו אותה.
4. איזה נזק עלול להיגרם לתאי הדם, אם יימשך המחסור בנוזלים לאורך זמן?
5. האדם יכול לתקן את הסטיות האלה מההומאוסטזיס אם ישתה מים. תארו במילים או בתרשים זרימה איך יושפעו נפח הדם, לחץ הדם ותאי הדם האדומים משתייה מספקת של מים.
6. האם נכון לשתות מים ללא הגבלה? מדוע?
*122*
אשלגן - נמצא בעיקר בתוך התאים, חיוני להעברת דחפים עצביים, לשמירה על המאזן האוסמוטי בין פנים התאים לחומר או לנוזל הבין-תאי, חיוני לתפקוד תקין של תאי עצב.
סידן - חיוני לתפקוד תקין של תאי שריר, חיוני לבניית חומר העצם.
נתרן - נמצא בעיקר בנוזל הבין-תאי, חיוני להעברת דחפים עצביים ולשמירה על המאזן האוסמוטי בין פנים התאים לחומר או לנוזל הבין-תאי.
מינרלים אלה, שהם יונים של מתכות, נמצאים בדם בריכוזים גבוהים יחסית, אולם יש עוד מספר רב של מינרלים שנמצאים בכמויות זעירות אך הכרחיים לא פחות לשמירה על ההומאוסטזיס. עם אלה נמנים זרחן, ברזל, מגנזיום, נחושת ועוד.
לפלזמה יש תפקוד חשוב נוסף בשמירה על ההומאוסטזיס: שמירה על חום גוף קבוע. בפרק הראשון כאשר בדקתם את טמפרטורת גופכם, גיליתם ביטוי חשוב של ההומאוסטאזיס - טמפרטורת הגוף שלכם קבועה, ואינה משתנה בהשפעת הטמפרטורות השוררות בחוץ. נוזל הדם, הפלזמה, הוא אחד מהגורמים המרכזיים המסייעים בשמירה על קביעות הטמפרטורה של הגוף.
האדם הוא בעל חיים אנדותרמי. פירוש הדבר שחום גופו נוצר בתהליכים פנימיים. טמפרטורת הגוף שלו נובעת מכך שתאי גופו מייצרים חום. התאים בגוף נושמים כל הזמן, ובנשימתם הם פולטים חום לסביבתם. האדם הוא גם הומאותרמי, כלומר טמפרטורת הגוף שלו קבועה, ואינה משתנה בהשפעת טמפרטורת הסביבה. כלי הדם, עם הפלזמה הזורמת בהם, מתפקדים בגוף כמערכת מיזוג וצינון. נוזל הדם הזורם בקרבת התאים קולט מהם את החום הנפלט בנשימתם. מכיוון שהדם מגיע לכל פינה ופינה בגוף, הוא פועל כמפזר חום יעיל, ומפיץ את החום הנוצר בנשימת התאים בצורה אחידה על פני כל הגוף. כאשר הדם זורם בנימים שבעור, משתחרר החום העודף לסביבה.
צינון התאים דומה לצינון מנוע של מכונית
אפשר לדמות את התאים למנוע של מכונית. משרפת הדלק במנוע משתחררת אנרגיה להנעה, אך לצד האנרגיה הדרושה להנעת המכונית, משתחררת גם אנרגיה בצורת חום. אם נניח לחום להצטבר, הוא ישרוף את המנוע, אך במכונית ובכל מתקן אחר המופעל על ידי מנוע יש מערכת קירור. קירור מנוע המכונית נעשה על ידי הזרמה של מים או אוויר בצינורות מיוחדים המקיפים אותו. בגוף, כלי הדם עם נוזל הדם שבתוכם עושים פעולה דומה.
*123*
במצבי מאמץ, וכן גם בתנאי טמפרטורה קיצוניים, ההשפעה הממזגת של זרימת הדם בין התאים ובעור אינה מספיקה. במצבים כאלה מערכת העצבים מפעילה אמצעים נוספים לשמירה על טמפרטורת הגוף.
כאשר תאי השריר משחררים חום רב מהרגיל בעת מאמץ, או כאשר טמפרטורת הסביבה גבוהה, עצבים המווסתים את זרימת הדם גורמים התרחבות של העורקיקים המובילים דם לעור. בעקבות זאת נפתחים נימי דם נוספים שנמצאים בעור, והם מאפשרים לחום העודף להשתחרר לסביבה. במקביל, בלוטות הזיעה מפרישות זיעה, שהתנדפותה מן העור תורמת לצינון הגוף.
בטמפרטורות נמוכות מתרחש תהליך הפוך: כלי הדם ההיקפיים מתכווצים, ופחות דם מגיע אל העור. תגובה עצבית נוספת לקור היא רעד שרירים, המוביל להיווצרות חום.
האדם מגיב לטמפרטורות קיצוניות גם בתגובות התנהגותיות. קור גורם לאדם להתכרבל ולצמצם את שטח העור החשוף לאוויר; בכך הוא מקטין עוד את איבוד החום לסביבה. חום מביא את האדם לחפש צל. אובדן מים מהגוף מעורר תחושת צמא במרכז הרגיש לכך במוח, וזו דוחפת את האדם לשתות מים בכמות גדולה.
מדוע העור נעשה חיוור ואפילו מכחיל כאשר האוויר קר מאוד? בתשובתכם התייחסו גם לבקרה של המוח על זרימת הדם בגוף.
כאמור, הפלזמה תופסת כמעט מחצית מנפחו של הדם, כל השאר הם התאים, שאותם נכיר עכשיו.
*123*
שתי קבוצות של תאים נמצאות בפלזמת הדם: תאי דם אדומים (Erythrocytes) ותאי דם לבנים (Leukocytes). התאים האדומים נושאים את החמצן הדרוש לכל תאי הגוף. התאים הלבנים משתתפים בהגנה על הגוף מפני גורמים זרים העלולים להזיק לו. נוסף על התאים האדומים והלבנים נמצאת בדם עוד קבוצה גדולה של גופיפים קטנים, הנקראים טסיות דם (Platelets). טסיות הדם אינן תאים שלמים, אלא חלקי תאים, והן משתתפות בתהליכים של קרישת הדם. שמן מבטא את המבנה שלהן: הן שטוחות ודקות מאוד (טס היא מלה נרדפת למגש שטוח. "טסית" - מגש קטן). כל תאי הדם נוצרים במח העצמות שהוא רקמה רכה הנמצאת בתוך חללים ברוב עצמות הגוף.
תאי הדם האדומים נוצרים במח העצמות מתאים קודמים, שמכונים "תאי גזע". תאי דם צעירים, שזה עתה התפתחו מתאי הגזע, מכילים גרעין. אולם הם עוברים תהליך הבשלה מיוחד במח העצם, שבמהלכו הגרעין שלהם מתנוון ונעלם. תאי דם בשלים היוצאים לזרם הדם הם חסרי גרעין, וכמובן, אינם יכולים להתרבות. הם חיים בדם בין 90 ל-120 ימים, ועם מותם הם מתפרקים. פירוק התאים האדומים נעשה בעיקר בטחול, שם נמצאים תאים (מקבוצת התאים הלבנים!) המזהים תאי דם זקנים, בולעים אותם ומפרקים אותם. מח העצמות מחדש בלי הרף את מלאי התאים, ומייצר לא פחות משני מיליון תאי דם אדומים חדשים בכל שנייה!
*124*
באיור 4.14 תוכלו לראות תאי דם אדומים. תאים אלה ממלאים תפקוד מרכזי: הם נושאים את החמצן, ומובילים אותו לכל תאי הגוף. נוסף על כף, הם נושאים גם כרבע מהפחמן הדו-חמצני שנפלט מהתאים בנשימתם, מובילים אותו אל הריאות, ושם הוא נפלט לאוויר.
(בספר איור, היעזר במנחה)
*124*
תאי הדם האדומים הם הקטנים ביותר מבין תאי הגוף. מספרם עצום: במילימטר מעוקב אחד של דם יש אצל נשים 4.7-5 מיליון תאים, ואצל גברים יש 5-6 מיליון תאים.
למרות הכינוי המקובל, "כדוריות אדומות", תאי הדם האדומים אינם כדוריים. באיור רואים את צורתם המיוחדת - מעין דיסקוס השקוע במרכזו משני צדדיו. דמיינו לכם כדור פלסטלינה, שאתם לוחצים עליו בבת אחת באגודל ובאצבע משני הצדדים. הצורה שתקבלו נקראת דיסקית דו-קעורה. יש לה צורה של קערה משני הצדדים שלה.
הצורה המיוחדת של תאי הדם האדומים מתאימה אותם לתפקודם באופן מושלם. צורה זו מגדילה מאוד את שטח הפנים שלהם בהשוואה לתאים בעלי אותו נפח שצורתם כדורית. כשהתאים האדומים עוברים בנימי הדם בריאות, הם קולטים חמצן בדיפוזיה מנאדיות הריאה. הצורה הקעורה משני צדדיה מספקת שטח גדול בהרבה לדיפוזיה של חמצן, מכפי שהיה אילו היו התאים כדוריים. גם המבנה הפנימי של התאים מותאם היטב לתפקודם. בתאים האדומים שנמצאים בדם אין גרעין תא וגם אין בהם אברונים. הם מלאים בהמוגלובין שהוא חלבון אדום המקנה לדם את צבעו.
החלבון המוגלובין הוא הקושר את החמצן הנכנס לתאים בדיפוזיה. כמות ההמוגלובין בתאים האדומים גדולה מאוד: פרט למים, רוב תכולת התא היא המוגלובין. היעדרם של גרעין ואברונים מגדיל את נפח הציטופלזמה הפנוי להכלת המוגלובין בתאים. ההמוגלובין הוא חלבון בעל מבנה של מולקולת ענק, המורכבת מאלפי אטומים (לשם השוואה, מולקולות של חומצות אמיניות שונות בנויות מ-12 עד 20 אטומים). בלב המולקולה נמצאים אטומי ברזל. כאשר החמצן חודר לתא האדום, הוא נקשר לאטומי הברזל שבתוך המולקולה. הברזל הוא אפוא מרכיב בעל חשיבות מכרעת בתפקוד ההמוגלובין.
*125*
היכנסו לאתר רכס, וראו מבנה של מולקולת המוגלובין. העיגולים האדומים מציינים מיקום של שני אטומי ברזל, מתוך ארבעה ששקועים בעומק המולקולה. העיגולים מציינים אטומים שונים, ויש אלפים מהם במולקולה.
למבנה המיוחד של תאי הדם האדומים, דיסקית קעורה משני צדדיה, יש חשיבות רבה ליעילות תפקודם. מבנה זה מקנה לתאים גמישות גדולה מאוד, ומאפשר להם להידחק דרך נימי הדם, אף על פי שקוטרם קטן במעט מקוטר התאים. למעשה, בזמן שתאי הדם האדומים נדחקים דרך הנימים, הם נמעכים קלות במעבר הצר, ונצמדים לדופנות הנימים. צורת מעבר זו מגדילה מאוד את שטח המגע של התאים עם דופנות הנימים, וכך גדל עוד יותר השטח הזמין לדיפוזיה של חמצן מתאי הדם דרך דופנות נימי הדם אל תאי הגוף.
כאשר תאי הדם האדומים עוברים בנימי דם בריאות, החמצן שעובר בדיפוזיה מהאוויר לדם נכנס לתאים ונקשר להמוגלובין שבתוכם. המוגלובין שנקשר אליו חמצן נקרא אוקסיהמוגלובין, כלומר המוגלובין מחומצן. כאשר תאי הדם האדומים עוזבים את הריאות, ומגיעים לנימי דם בקרבת תאי הגוף (לאחר שעברו במחזור הריאות אל הלב, וממנו למחזור הגוף), משתחרר החמצן מהקשר שלו להמוגלובין, יוצא מהתאים האדומים, ועובר בדיפוזיה לתאי הגוף.
(בספר איור, היעזר במנחה)
מחלה גנטית בשם אנמיה חרמשית ממחישה את החשיבות העצומה של צורת תאי הדם האדומים. במחלה זו תאי הדם הפגומים אינם בצורת דיסקית. אלא הם נראים כמו חרמש ירח. בגלל הצורה הפגומה. התאים אינם עוברים בקלות דרך נימי הדם. דבר המזיק לנימים ולכן גם פוגע ברקמות תכולת ההמוגלובין שלהם נמוכה וקשירת החמצן אינה יעילה. הובלת החמצן לתאי הגוף נפגעת והתאים סובלים ממחסור בחמצן.
גורם המחלה הוא פגם בגן מסוים. החולים במחלה סובלים מכאבים קשים. מעייפות כרונית. מנפיחות של הידיים והרגליים. והם חשופים לזיהומים. בעבר היתה תוחלת החיים שלהם קצרה. כעם. בסיוע טיפולים, תוחלת חייהם עשויה להגיע ל-50-60 שנה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
א. תא דם אדום של חולה אנמיה חרמשית
ב. תא דם אדום בריא
*126*
בסביבה עתירת חמצן, כמו זו שבריאות, ההמוגלובין נוטה לקשור אליו את החמצן. לעומת זאת, בסביבה מעוטת חמצן, בקרבת תאי הגוף, הקשר בין ההמוגלובין לחמצן מתרופף מאוד, ורוב החמצן נפרד בקלות מההמוגלובין ויוצא מתאי הדם.
למה סביבת התאים היא תמיד סביבה מעוטת חמצן?
רמז: חשבו מה קורה לחמצן הנכנס לתאים.
למעשה, הגורם שמשפיע על הנטייה של ההמוגלובין לקשור אליו חמצן, הוא הלחץ החלקי של החמצן. בפרק השלישי העוסק בחילופי גזים, הזכרנו את השינויים החלים בלחץ האטמוספרה ובלחצו החלקי של החמצן ככל שמגביהים לעלות. ככל שהלחץ החלקי של החמצן גבוה יותר, ההמוגלובין יקשור אליו כמויות גדולות יותר של חמצן. גם ההפך נכון: בלחץ חלקי נמוך של חמצן, יהיה פחות חמצן שקשור להמוגלובין. הרגישות הזאת של ההמוגלובין ללחץ החמצן מסבירה את התופעה המכונה "מחלת גבהים". ככל שעולים למקומות גבוהים יותר, לחץ האטמוספרה קטן, ובהתאם לכך פוחת גם לחצו החלקי של החמצן. ככל שלחץ החמצן באוויר הנכנס לריאות נמוך יותר, אחוז קטן יותר ממנו נקשר להמוגלובין. התוצאה היא שתאי הגוף מקבלים פחות חמצן. עקב כך יורד כושרו של האדם לעמוד במאמץ. מי שמגיע לגובה של יותר מ-3,000 מטר, למשל בהרי האלפים, באנדים באמריקה הדרומית, במקסיקו או בהרי ההימלאיה, מרגיש זאת היטב. כל תנועה כרוכה במאמץ.
הגוף יכול להסתגל לשינוי הזה. בתגובה לירידה בלחץ החמצן, מופרש מהכליות הורמון שנקרא אריתרופויטין. ההורמון מעורר את מח העצם להגביר את ייצור תאי הדם האדומים. העלייה במספר התאים האדומים מאזנת את הירידה בקשירת החמצן להמוגלובין בכל תא. קשירת ההמוגלובין עדיין פחותה, אבל יש יותר תאים מכילי המוגלובין המובילים חמצן לתאי הגוף.
זו דוגמה חשובה לשמירה על ההומאוסטזיס, על יציבות הסביבה הפנימית, למרות השינוי בסביבה החיצונית. בהשפעת האריתרופויטין,מספר התאים האדומים קושרי החמצן מותאם ללחץ הסביבתי של החמצן. בדרך זו נשמרת אספקה קבועה של חמצן לתאים, למרות השינויים שחלים בזמינות החמצן בסביבה המיידית.
הזמן הדרוש לייצור כמות מוגדלת של תאים אדומים הוא זמן ההסתגלות של האדם לגובה החדש. בגובה 3,000 מטר זמן ההסתגלות הוא בין יום ליומיים, אולם ככל שהגובה רב יותר, נדרש זמן הסתגלות ארוך יותר.
אנשים החיים כל ימיהם באזורים גבוהים אינם זקוקים להסתגלות. בדיקות מראות שבדמם של תושבי האנדים והתושבים בהימלאיה יש יותר משבעה מיליון תאים אדומים בכל מילימטר מעוקב של דם, כ-15% עד 16% יותר מאשר בדמנו-אנו שוכני המישור (ולעניין זה, גם צפת וירושלים הן מישור...).
כמות תאי דם אדומים והקשר האבולוציוני
ההבדל בינינו, תושבי ישראל, לבין תושבים ילידים החיים בהימלאיה או בהרי האנדים, הוא הבדל גנטי. אנחנו אנשי המישור ואנשי השפלה, כאשר נחזור מהטיול להרים הגבוהים, תאי הדם שלנו יחזרו בתוך ימים מעטים למספרם המקורי. אבל אצל ילידי ההרים יישאר מספר תאי הדם קבוע גם לאחר שיחיו שנים במקומות נמוכים יותר. ייצור עודף תאי דם אדומים הוא תכונה תורשתית שלהם. ההסבר לכך טמון באבולוציה. באוכלוסיות החיות לאורך דורות במקומות גבוהים, יש יתרון הישרדותי מובהק לאלה שמח העצם שלהם מייצר בקביעות מספר גדול יותר של תאי דם אדומים. שינוי גנטי כלשהו בכמות האריתרופויטין או בכושר הייצור של מח העצם, העניק למי שנשאו אותו סיכויי הישרדות טובים יותר בלחץ החמצן הנמוך. שינוי כזה עבר לדורות הבאים, והפך לחלק מהמכלול הגנטי של ילידי ההרים.
*127*
לפניכם עקומה המתארת את הקשר בין לחצו החלקי של החמצן בדם לבין קשירת החמצן להמוגלובין.
התבוננו בעקומה שבאיור 4.16, וענו על השאלות שאחריה.
(בספר גרף, היעזר במנחה)
התבוננו בעקומה וענו:
א. איזה אחוז מההמוגלובין קשור לחמצן, כאשר הלחץ החלקי של החמצן בסביבה הוא 20 מ"מ כספית? וכאשר הלחץ החלקי שלו בסביבה הוא 80 מ"מ כספית?
ב. הלחץ החלקי של החמצן בדם הנמצא בנימים שבין תאי הגוף (אך לא בריאות!) עשוי להיות כ-40 מ"מ כספית בממוצע (הלחץ גבוה יותר כשהדם נכנס מעורקיק לנים, ונמוך יותר ביציאה מהנים לוורידון). איזה אחוז של ההמוגלובין יהיה קשור לחמצן בתנאים אלה?
ג. איזה חלק של העקומה מתאר את קשירת החמצן להמוגלובין בנימי הדם שבריאות?
*128*
תאי הדם האדומים מובילים גם פחמן דו-חמצני. אמנם רובו מומס בפלזמת הדם, אך 20%-25% נכנסים לתאים האדומים ונקשרים להמוגלובין. וכמובן, הוא מובל גם בכיוון ההפוך: מתאי הגוף אל הריאות.
מדוע לדעתכם חשוב לבדוק את מספרם ואת מצבם של תאי הדם? הציעו סיבה אחת לפחות שנראית לכם חשובה ומצדיקה בדיקה כזו.
בדיקת דם שגרתית היא בדיקה שנקראת "ספירת דם". בבדיקה כזו מאבחנים עודף או חוסר בתאי הדם השונים. בספירת דם אפשר לאבחן גם את כמות טסיות הדם. ספירה של תאי דם לבנים קשורה בדרך כלל לאבחון מחלות זיהומיות. נחזור לנושא זה בפרק הבא. כאן נתמקד בתאי הדם האדומים.
בדיקות דם מאפשרות לאבחן מצבים של אנמיה, כלומר חסר בתאי דם אדומים או ירידה בכושרם לשאת חמצן. בבדיקות דם שגרתיות בודקים אם מספר התאים הוא בגבולות התקינים, 5-6 מיליון תאים במיליליטר דם אצל גברים ו-4.5-5 מיליון במיליליטר דם אצל נשים. כמו כן בודקים את תכולת ההמוגלובין בתאים ואת גודלם.
שתי הצורות העיקריות של אנמיה הן:
1. מחסור בהמוגלובין, העלול להוביל למחסור בתאי דם. המקרים השכיחים יותר הם אלה שבהם המחסור בתאי דם אדומים נובע ממחסור בהמוגלובין. המחסור בהמוגלובין עשוי להיות תוצאה של כמה גורמים, שמרביתם קלים יחסית לתיקון.
2. מחסור בתאי דם אדומים. מחסורר בתאי דם אדומים הוא מצב נדיר למדי. הוא עשוי להיות תוצאה של מחלות המתבטאות בהפרעות בייצור התאים במח העצם, או תוצאה של מחלה המתבטאת בהתפרקות, או תמס של תאי דם אדומים (מהמלה "התמוססות" ובלועזית, ליזיס lysis). אנמיה הנובעת ממחלה כזו נקראת אנמיה המוליטית. יש כמה מחלות, רובן תורשתיות ונדירות יחסית, המתבטאות באנמיה כזו.
כבר ראיתם את החשיבות הגדולה של מספרי ענק בוויסת תהליכים בגוף. הנה עוד כמה מספרים שימחישו לכם את התופעה. השטח הכולל של תאי הדם האדומים בגופו של אדם שווה ל-2.5 דונמים (2,500 מ"ר) בממוצע, כשטחו של מגרש כדורגל!
ואולי יעניין אתכם לדעת שפני השטח הכוללים של תאי הדם האדומים גדולים פי 1,500 משטח העור של אדם בוגר.
כמובן, הדיפוזיה של חמצן לתוך תאי הדם לא נעשית דרך כל השטח הזה בבת אחת, שכן בכל רגע נתון מתרחשת דיפוזיה של חמצן רק בתאים האדומים הנמצאים בנימים שבריאות. לכן יש לחשב גם את שטח המגע של נאדיות הריאה עם נימי הדם. שטח המגע בין האוויר לבין נימי הדם בריאות הוא 100 מ"ר.
ולקינוח עוד קצת מספרים: אם נניח את כל תאי הדם האדומים בגופנו זה על גבי זה, יגיע גובה ה"ערמה" ל-220,000 קילומטרים, כמחצית המרחק מכדור הארץ לירח. ואם נסדר אותם זה אחר זה בשורה אופקית, הם יקיפו את כדור הארץ חמש פעמים סביב קו המשווה. וכן, בכל תא אדום יש 250 מיליון מולקולות של המוגלובין שכל אחת מהן יכולה לקשור ארבע מולקולות חמצן, כך שכל תא דם אדום יכול לקשור כמיליארד (1,000 מיליונים) מולקולות חמצן!
*129*
שלב מרכזי בתהליך בנייתם של תאי הדם האדומים במח העצם, הוא ייצור ההמוגלובין הממלא את התאים. ייצור ההמוגלובין מותנה בנוכחות ברזל בתאים. מחסור בברזל פוגע בייצור ההמוגלובין. עקב כך נוצרים פחות תאי דם אדומים, והתאים הנוצרים קטנים ומכילים כמות נמוכה מדי של המוגלובין. חומרים נוספים החיוניים לבניית המוגלובין הם ויטמינים מקבוצת הוויטמינים B. גם מחסור בוויטמינים מהקבוצה הזו נמנה עם הגורמים לאנמיה.
מאיזו בעיה עיקרית סובל מי שחולה באנמיה, וכיצד תתבטא הבעיה בחיי היומיום?
מה כדאי לאכול כדי לא לסבול מחוסר בברזל ובוויטמינים המתאימים? חזרו ובדקו בפרק השני אילו סוגי מזון מכילים ברזל, ואילו מכילים ויטמינים מקבוצת B.
יש אנשים הסובלים מאנמיה, על אף שמזונם מכיל כמות חספקת של ברזל וויטמינים מקבוצת B. אנשים אלה אינם יכולים להפיק תועלת ממזון עתיר בברזל ובוויטמינים, שכן הם סובלים מפגם המונע ספיגה של הוויטמין B12 מהמעיים לדם.
הטיפול לסובלים מאנמיה מסוג זה ניתן בהזרקת מנות קבועות של הוויטמין היישר לדם.
רקמת הדם מכילה גם גופיפים שנקראים טסיות דם. כבר הבהרנו שטסיות הדם אינן תאים, אלא חלקי תאים. בדרך כלל דימום שנגרם מפציעה נעצר מעצמו בתוך דקות, אלא אם כן מדובר בפגיעה בכלי דם גדול. הדם נקרש עקב פעולתו של חומר הנמצא בטסיות הדם, שאליו מצטרפים חומרים אחרים המומסים בפלזמת הדם.
*130*
הטסיות נמצאות בדם במספרים גדולים: כ-250,000 טסיות בכל מילימטר מעוקב של דם.
תהליך קרישת הדם הוא "תהליך שרשות", שמהלכו התקין תלוי במעורבותם של חומרים רבים. רוב החומרים הדרושים לקרישת הדם נמצאים בפלזמה כל הזמן בצורה לא פעילה. החומר הפעיל המתחיל את תהליך הקרישה נמצא בתוך טסיות הדם. כל עוד הדם זורם בזרימה חלקה ובלי הפרעה, לא מתרחשת קרישה. בעת פציעה נקרעות דופנות כלי הדם באזור הפצע. כאשר טסיות הדם נתקלות בקרע בדופן של כלי דם, הן מתפרקות. החומר הפעיל הנמצא בתוכן משתחרר לדם, ומתחילה תגובת שרשרת, המתוארת באיור 4.17. משתתף חשוב בתהליך הוא ויטמין K. ויטמין זה נוצר על ידי חיידקים שנמצאים במעי הגס של האדם.
ברגע שהחומר המשתחרר מהטסיות בא במגע עם חומר קרישה בלתי פעיל המצוי בדם, הוא מפעיל אותו. חותר זה מפעיל חומר אחר הנמצא בדם, וכך מתחיל תהליך הקרישה להתגלגל. התהליך מסתיים כאשר החומר האחרון בשרשרת, ששמו פיברינוגן, הופך לחותר בשם פיברין. הפיברין הוא חלבון בלתי מסיס במים, והוא יוצר סיבים ארוכים ומפותלים. במקום הפציעה מופיעה בתוך כמה דקות פקעת סבוכה של סיבי פיברין. בתוך הפקעת נלכדים תאי דם אדומים המצויים בכל מקום במספרים עצומים, ונוצר מעין פקק העוצר את הדימום.
באיור 4.18 תוכלו לראות "פקק" כזה - סבך של סיבי פיברין, שתאי דם אדומים לכודים בתוכו. צבעו האדום של קריש הדם נובע מנוכחותם של תאי הדם האדומים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
פציעה - (גורמת לשחרור) - חומר מלוחיות דם - (מפעיל שרשרת תהליכים שבסופם) - פיברינוגן - (הופך ל-) - פיברין - (מסיבי הפיברין נוצר) - קריש דם – לוחיות דם (נלכדות בקריש הדם), תאי דם אדומים
(בספר איור, היעזר במנחה)
קריש הדם נוצר מסבך של סיבי פיברין וביניהם תאי דם אדומים
*131*
טסיות דם תורמות לשמירה על ההומאוסטזיס, בכך שהן:
א. מונעות הרס של תאי דם אדומים
ב. מונעות פגיעה בנימי הדם
ג. מאפשרות לדם לזרום גם לאחר פציעה
ד. מונעות איבוד דם מכלי דם פגועים
1. ויטמין K אמנם נוצר על ידי חיידקים במעי הגס, אבל בדרך כלל יש צורך להשלים את כמותו ממקורות מזון. היכנסו לדפדפן חיפוש, והקלידו את המילים ויטמין K. מצאו מה הם המזונות העשירים בוויטמין K.
2. לפי המקורות שמצאתם, באילו מקרים יש חשיבות מיוחדת להשלמה של ויטמין K בעזרת מזון?
3. קורה שאדם הסובל מזיהום מחיידק מעיים נזקק לתרופה אנטיביוטית כדי לחסל את הזיהום. איך התרופה עשויה להשפיע על רמת ויטמין K בדמו?
רקמת הדם כוללת גם תאי דם לבנים. התאים הלבנים הם חלק ממערכת ההגנה של הגוף, שאחראית לחיסון מפני גורמי מחלות שונים. על כל אלה תלמדו בפרק הבא, העוסק במערכות ההגנה של הגוף.
כל תאי הדם בגוף, האדומים והלבנים, נוצרים ברקמה הרכה שבתוך העצמות שלנו, שנקראת, מח העצם. התאים במח העצם, שמהם נוצרים תאי הדם, נקראים תאי גזע.
המופיליה - מחסור בחומרי קרישה
אנשים הסובלים מחסר באחד מהחומרים המשתתפים בקרישה חולים במחלת ההמופיליה. אנשים אלה נתונים בסיכון מיוחד, כי כל פציעה קלה שלהם עלולה להוביל לדימום בלתי פוסק ואפילו לדימום עד מוות. נוסף על כך, הם עלולים לסבול מדימומים באיברים פנימיים גם בלי קשר לפציעה. הטיפול הניתן להם כולל עירוי של פלזמה, המכילה את גורם הקרישה החסר, והם נזקקים לעירויים כאלה לעתים תכופות.
מנות הדם הרבות שמקבלים חולי ההמופיליה נבדקות בדיקה קפדנית, כדי למנוע את היחשפותם של החולים לגורמי מחלות העלולים להימצא בהן.
*132*
*132*
בפרק זה הכרתם את מערכת ההובלה, המקשרת ומתווכת בין כל מערכות הגוף, ונוכחתם בחשיבותה העצומה לשמירה על ההומאוסטזיס.
- למדתם על מרכיבי המערכת: הלב ומערכת כלי הדם המובילים את הדם בכל הגוף.
- הכרתם את מבנה הלב, הבנוי משני חדרים ומשתי עליות, וראיתם איך מבנהו הותאם לתפקודו כמשאבה המזרימה את הדם אל כל חלקי הגוף. למדתם על ההבדלים בעובי השריר של חדרי הלב, על המסתמים המפרידים בין החדרים לעליות ובין העליות לעורקים, ועל מיקומו של קוצב הלב והאופן שבו הוא קובע את קצב הפעימות.
- למדתם על תפוקת הלב, התלויה בנפח הפעימות ובקצב שלהן, והכרתם את הקשר בין פעילות גופנית לבין תפוקת הלב.
- הכרתם את מחזור הדם הגדול ואת מחזור הריאות, וכן את שלושה הסוגים של כלי דם: עורקים, ורידים ונימים, וראיתם איך המבנה של כל כלי דם מותאם לתפקודו.
- למדתם על לחץ הדם ועל חשיבותו להומאוסטזיס, וכן על הבקרה של פעולת הלב וזרימת הדם בגוף בהתאם לרמת הפעילות של המערכות השונות.
- למדתם על ויסות מקומי ועל ויסות מערכתי של זרימת הדם, וראיתם איך ויסות זרימת הדם בנימים תורם להזנת התאים בחמצן ומזון ולשמירה על טמפרטורת גוף קבועה.
- למדתם על הדם עצמו - רקמה ש-55% אחוז ממנה הם נוזל ו-45% - תאים.
- הפלזמה, נוזל הדם, הובילה חומרים מומסים חיוניים לתפקוד כל תאי הגוף. ראיתם איך ריכוז המומסים בפלזמה נשמר בגבולות צרים, ונוכחתם בחשיבות של ריכוז המומסים לשמירה על ההומאוסטזיס של התאים ברקמות.
- הכרתם גם את חשיבותה של הפלזמה בשמירה על טמפרטורת גוף קבועה.
- הכרתם את תאי הדם, תוך התמקדות בתאי הדם האדומים ובטסיות הדם.
- תאי הדם האדומים מכילים המוגלובין והם המובילים חמצן לכל התאים בגוף.
- למדתם על ההתאמה המיוחדת של הבנה תאי הדם האדומים לתפקודם, הן בצורתם, הן בגודלם והן בהרכב הפנימי שלהם.
- הכרתם את טסיות הדם ולמדתם על תגובת השרשרת של קרישת הדם וחשיבותה למניעת דימומים.
- ראיתם את החשיבות של בדיקות דם לאבחון מחלות שונות, והתנסיתם בקריאת תוצאות, אמנם חלקיות, של בדיקת דם אמיתית.
*133*
1. התפתחות מערכות הובלה קשורה להופעתם של יצורים רב-תאיים מורכבים במהלך האבולוציה. הסבירו את המשפט במילים שלכם.
2. לפניכם תרשים של הלב. סמנו חצים המראים באיזה כיוון זורם הדם בתוך הלב ומהלב לעורקים.
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
(אבי העורקים, עורק הריאות, ורידי הריאה, עלייה שמאלית, מסתם עלייה-חדר, מסתם חדר-עורק, מחיצה, הוריד הנבוב התחתון, חדר ימני, מסתם עליה-חדר, עליה ימנית, מסתם חדר-עורק, עורק הריאה הימנית, הוריד הנבוב העליון)
3. ציינו שלושה מאפיינים של הומאוסטזיס שמתבטאים באחת הפעילויות של מערכת ההובלה שהכרתם בפרק. השתמשו באחד או יותר מהמושגים הבאים, לבחירתכם: לחץ דם, קצב הלב, טסיות דם, תפוקת הלב, אריתרופויטין, פלזמת הדם, מומסים בפלזמה.
4. היכן הדם עשיר יותר בחמצן: בעורק המסתעף מעורק הריאות לריאה השמאלית, או בווריד ריאה היוצא מהריאה השמאלית אל העלייה השמאלית?
5. מה חשיבותם של המסתמים המפרידים בין העלייה הימנית לחדר הימני?
6. ההפרדה בין שני צדדי הלב חיונית לשמירה על ההומאוסטזיס. מה היה גורם פגיעה בהומאוסטזיס, אילולא היתה מחיצה אטומה בין צד שמאל לצד ימין של הלב?
7. תינוק נולד עם נקב זעיר במחיצה בין חדרי הלב. מה הוא הנזק שגורם נקב כזה?
*134*
8. התבוננו באיור הבא המראה את המעבר מעורקיקים לנימים ומנימים לוורידים בכלי דם במחזור הגוף. כתבו לכל נקודה המסומנת באיור במספר:
א. האם שיעור החמצן בה גבוה או נמוך?
ב. האם שיעור ה פחמן הדו-חמצני בה גבוה או נמוך?
ג. האם ישתנו התשובות שלכם אם האיור הוא של כלי דם בריאות? הסבירו.
(בספר איור, היעזר במנחה)
(עורקיק, ורידון, סוגרי עורקיקים, נימים)
9. לפניכם תרשים של מחזור הדם בגוף. השלימו את השמות בתיבות הריקות. הוסיפו את החיצים החסרים, המצביעים על כיווני זרימת הדם במחזור. ציינו לצד התרשים איזה חלק ממנו מתאר את המחזור הגדול, ואיזה את המחזור הקטן.
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
(ראש, ריאה, לב, מעיים, וריד נבוב תחתון, וריד הריאה)
*135*
10. ציינו לכל משפט אם הוא נכון או שגוי. תקנו את המשפטים השגויים:
א. זרימת הדם בנימים היא האיטית ביותר במחזור, מפני שהנימים צרים בהרבה מהעורקים.
ב. לחץ הדם בוורידים נמוך מלחץ הדם בנימים.
ג. במצב מנוחה, המוח מקבל בכל דקה דם רב יותר מכפי שהוא מקבל כשהשרירים מבצעים מאמץ.
ד. המוח מווסת את זרימת הדם למערכת העיכול רק כאשר הגוף נמצא בפעילות נמרצת.
ה. בעת מאמץ גופני גדול, העורקיקים המובילים דם לעור מתרחבים.
ו. כשהשרירים מבצעים מאמץ ניכר, מערכת העצבים מגבירה את זרימת הדם לכליות ולמערכת העיכול.
11. ציינו שלושה מאפיינים של תאי הדם האדומים, הממחישים את ההתאמה של מבנה התאים לתפקודם.
12. סמנו את המשפט הנכון:
א. כאשר אדם נמצא בגובה של יותר מ-4,000 מטר, האוויר סביבו מכיל פחות מ-20% חמצן, דבר הגורם מחלת גבהים.
ב. בגובה של יותר מ-3,000 מטר, הלחץ החלקי של החמצן גדל בהדרגה וההמוגלובין קושר אחוז גבוה מהחמצן, דבר הגורם סחרחורת.
ג. ככל שעולים לגובה רב יותר, הלחץ החלקי של החמצן קטן, והכושר של ההמוגלובין לקשור אותו יורד.
ד. ככל שעולים לגובה רב יותר, הלחץ החלקי של החמצן קטן, ובתגובה לכך מתמעט מספר תאי הדם האדומים.
13. לפניכם תוצאות מבדיקת דם אמיתית שנעשתה במעבדה של אחת מקופות החולים. פרטי הנבדק מוסתרים. התבוננו רק בתוצאות המסומנות, וענו על השאלות הבאות:
א. האם האדם סובל ממחלה כלשהי? על מה אתם מבססים את תשובתכם?
ב. האם יש לאדם מחלת כליות? על מה אתם מבססים את תשובתכם?
ג. לפי נתוני הבדיקה, האם נשמר המאזן האוסמוטי בין פלזמת הדם שלו לבין הנוזל הבין-תאי? על מה אתם מבססים את תשובתכם?
ד. האם האדם נמצא בסיכון לטרשת עורקים? על מה אתם מבססים את תשובתכם?
*136*
יש לשים לב: בדיקות המוגדרות מידע רפואי רגיש אינן מוצגות באינטרנט, ויש לפנות למרפאה כדי לקבל אותן. בכל מקרה של הבדל בין טווח הנורמה המוצג בתוצאות לבין ההסבר על אודות הבדיקה - יש להתייחס לערכי הנורמה המוצגים בתוצאות עצמן.
(בספר תוצאות בדיקה, היעזר במנחה)
14. אדם החולה בזיהום חיידקי של המעיים, נזקק לתרופה אנטיביוטית לאורך זמן. איך יכולה התרופה להשפיע על תהליך קרישת הדם שלו במקרה של פציעה?
15. בפרק הראשון למדתם כי ביצור חי מתקיימות רמות ארגון שונות. תנו דוגמה לקיומן של שלוש רמות ארגון במערכת ההובלה.
16. במערכת העיכול, יחס גדול בין שטח פני המעי הדק לנפחו מאפשר ספיגה יעילה של תוצרי עיכול המזון, ומעברם לדם. איזו פעילות שמתרחשת ברקמת הדם תלויה ביחס גדול בין שטח לנפח?
*137*
לצד מערכת כלי הדם נמצאת בגופנו מערכת זרימה מקבילה - מערכת הלימפה. מערכת זו בנויה מרשת של נימים וצינורות שנוזל הלימפה זורם בהם.
הלימפה היא נוזל שנוצר ממים ומחלבונים של פלזמת הדם, וגם ממים שמצטברים לעתים בנוזל הבין-תאי. המים והחלבונים דולפים מנימי דם, מצטברים בנוזל הבין-תאי, ועוברים ממנו אל נימי לימפה. מהנימים הלימפה זורמת לצינורות הלימפה.
הרכב הלימפה כמעט זהה להרכב הדם, בשני הבדלים: אחוז החלבונים בה נמוך בהרבה מהאחוז שלהם בפלזמת הדם, ואין בה תאי דם אדומים. צבע הלימפה צהבהב-חיוור. למעשה, צבעה דומה לצבע של פלזמת הדם לאחר שמפרידים ממנה את תאי הדם האדומים. ריכוז המלחים המומסים בה זהה לריכוז שלהם בדם. לעתים מומסים בה שומנים, התורמים לגוון הצהבהב שלה.
נימי הלימפה פרושים ברשת רחבה בין התאים, במקביל לנימי הדם. המבנה של נימי הלימפה דומה מאוד לזה של נימי הדם, בשני הבדלים חשובים. ראשית, בניגוד לנימי הדם, נימי הלימפה סגורים בקצה אחד, ויש להם פתח יחיד המאפשר זרימת נוזלים. הנוזל נכנס לתוכם דרך הדפנות, וזורם אל הקצה הפתוח. ראו זאת באיור א, בעמוד הבא.
נוסף על כך, הדפנות של נימי הלימפה דקות יותר. הן בנויות משכבה אחת של תאים, כמו דפנות נימי הדם, אבל בין התאים יש רווחים גדולים יותר המאפשרים זליגה, לא רק של מים, אלא גם של מולקולות חלבונים, אל תוך נימי הלימפה. המים המצטברים בנימי הלימפה נשארים שם בשל הבדלים בריכוז המומסים בין הלימפה לבין הנוזל הבין-תאי. נוזל הלימפה הוא תמיד מעט יותר מרוכז מהנוזל הבין-תאי, דבר המונע יציאה של מים מהלימפה, ואף מעודד זרימה של מים אליה במקרים שבהם מצטברים מים עודפים במזל הבין-תאי.
נימי הלימפה מתלכדים לצינורות לימפה, שהם צינורות רחבים יותר. צינורות הלימפה דומים לוורידים, אך הדפנות שלהם דקות מאלה של הוורידים, ויש בהם יותר מסתמים. המסתמים בנימי הלימפה ובצינורות הלימפה מאפשרים זרימה בכיוון אחד בלבד - אל הלב. כל צינורות הלימפה בגוף מתנקזים לצינור לימפה ראשי, וזה מתחבר לווריד ראשי, שם מצטרפת הלימפה לדם. כך מגיע נוזל הלימפה אל הדם.
*138*
באיור הבא תוכלו לראות את פרישת מערכת הלימפה בגוף.
זרימת הלימפה בנימים ובצינורות הלימפה איטית מאוד. הלימפה נדחפת בצינורות בהשפעתם של שני גורמים עיקריים:
התכווצות של שרירי השלד.
התנועות של מערכת העיכול.
לשרירים שנמצאים בדפנות הדקות של צינורות הלימפה יש השפעה מעטה על זרימת הלימפה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
צינור לימפה, עורק, וריד, טחול, קשרי לימפה
*139*
(בספר איור, היעזר במנחה)
במקומות שונים לאורך צינורות הלימפה אפשר להבחין בקשרי הלימפה - בליטות או גושים קטנים שצורתם מזכירה שעועית. קשרי לימפה פזורים בכל מערכת הלימפה, אך ריכוזים גדולים במיוחד שלהם נמצאים בקרבת פתחים בגוף: במפשעות, בבתי השחי, באזור הצוואר, מתחת ללסתות וסביב הגרון. בקשרי הלימפה נמצאים ריכוזים גדולים של תאי דם לבנים.
במערכת הלימפה נמצאים שלושה איברים בולטים: שקדים,אדנואידים ותימוס. השקדים הם זוג קשרי לימפה גדולים שנמצאים בגרון. הם משתתפים בתפקוד מערכת החיסון וקשורים לייצור נוגדנים. האדנואידים הם גוש של רקמת לימפה שנמצא מתחת לחלל האף, בצומת שבינו לבין הכניסה לוושט. התימוס נמצא אצל יילודים במרכז בית החזה, מתחת לעצם החזה. הוא משתתף בהבשלה של חלק מהלימפוציטים. האדנואידים והתימוס מתנוונים במהלך ההתבגרות והתימוס נעלם לגמרי.
הלימפה ממלאת שלושה תפקודים חשובים:
א. שמירה על מאזן הנוזלים בגוף. מערכת הלימפה מחזירה לדם נוזלים וחלבונים שדלפו ממנו במהלך זרימתו בנימי הדם. הלימפה היא אמצעי חשוב ביותר לשמירה על המאזן ההומאוסטטי של הדם ושל נוזלי הגוף בכלל. כאשר הדם זורם בנימים, הוא מאבד לעתים מים הדולפים לנוזל הבין-תאי. הדבר קורה בגלל הבדלי לחץ נוזלים ששוררים בתוך הנימים, בין הקצה העורקי של נים הדם לבין הקצה הוורידי שלו.
לפעמים מים מגיעים אל הנוזל הבין-תאי מתוך התאים עצמם, במקרים שיש פערים בלחץ האוסמוטי בין פנים התאים לבין הנוזל הבין-תאי. נדגיש כי בגופו של אדם בריא הפערים האלה קטנים מאוד, אך אם הם נוצרים, עודף מים מהנוזל הבין-תאי עובר לנימי הלימפה.
*140*
באיזה מצב התאים עלולים לאבד מים לנוזל הבין-תאי שבקרבתם?
ב. הגנה מפני מחלות. קשרי הלימפה ממלאים תפקוד חשוב בהגנה על הגוף מפני מחלות. נוזל הלימפה עובר דרך קשרי הלימפה, לפני שהוא מתנקז חזרה למערכת הדם. בתוך קשרי הלימפה נמצאים תאי דם לבנים מקבוצה המכונה לימפוציטים. כאשר גורמים מזהמים, כגון חיידקים או נגיפים, מגיעים לגוף, התאים הלבנים בקשרי הלימפה מזהים אותם, מתרבים במהירות, תוקפים ובדרך כלל משמידים אותם.
לעתים תגובה כזאת מלווה בהתנפחות קשרי הלימפה, ונוצרת בהם תחושת כאב. התנפחות זו היא סימן מסייע באבחון דלקת שנגרמת מחדירת גורם זר. תלמדו עוד על הלימפוציטים ועל תופעת הדלקת בפרק השישי העוסק במערכות ההגנה של הגוף.
יש המכנים את קשרי הלימפה בטעות בשם "בלוטות", אך חשוב לדעת כי אין אלה בלוטות. בלוטות הן איברים שונים לחלוטין, בעלי פעילות אחרת, ותכירו אותן בפרק השמיני, העוסק בהורמונים.
1. מה לדעתכם בודק הרופא כשהוא ממשש את צווארכם, כאשר אתם מדווחים לו על חום ועל כאב גרון?
2. על מה מעידים נפיחות וכאב בצדי הגרון?
ג. הובלת שומנים. מערכת הלימפה קולטת שומנים ממערכת העיכול.
מיקרו-טיפות תחליב של שומנים שנוצרו במעבר השומנים בתריסריון ובמעי הדק, עוברות מהמעי אל נימי לימפה ומהם אל צינורות הלימפה ואל הדם.
*141*
בפרק הראשון הכרתם את המושג הומאוסטזיס, המתאר את יציבות הסביבה הפנימית של הגוף. ראיתם שהתנאים השוררים בתוכה נשמרים בקפדנות.
המדדים של הסביבה הפנימית שנשמרים ביציבות רבה ובתוך גבולות צרים במיוחד הם ריכוזי הנוזלים והמומסים בכל חלקי הסביבה הפנימית.
אולי כבר התרשמתם שהיציבות הזאת איננה מרכיב קבוע כמו חלקים של מכונה.
אפשר לדמות את הסביבה הפנימית של גופנו לסדרה של מערכות נוזלים, או אפילו תמיסות, שמפרידים ביניהן קרומים או שכבות תאים דקות ביותר.
הסביבה הפנימית ביותר היא הציטופלזמה של התאים. היא מופרדת מהחומר או מהנוזל הבין-תאי על ידי קרומי התאים. הנוזל הבין-תאי גובל בנימי הדם ובנימי הלימפה. הוא מופרד מהם על ידי דופנות הנימים. הנוזל הבין-תאי, הלימפה והדם גם הם כמובן חלק מהסביבה הפנימית - הסביבה הפנימית של הגוף השלם.
מים היוצאים מנימי הדם, ולפעמים גם מהתאים, ומצטברים בין התאים, מגיעים משם ללימפה, וממנה הם חוזרים לדם. כך קורה גם לחלק מהחומרים המומסים בדם: הם יוצאים מהדם עם המים, וחוזרים לדם בתוך הלימפה.
בין מערכות הנוזלים האלה מתקיימת אם כך תנועה בלתי פוסקת של מים ומומסים. האיזון בין המערכות הוא איזון דינמי.
כל שינוי קטן בריכוז של חומר כלשהו, יגרום תנועה של מים או של מומסים בין מערכות הנוזלים, עד שהאיזון ישוב על כנו. ההומאוסטזיס הוא תוצאה של התנועה המתמדת הזו בין המערכות השונות של נוזלי הגוף, תוצאת האיזון הדינמי.
יש כמובן עוד גורמים התורמים להומאוסטזיס. תכירו אותם בפרקים העוסקים במערכת ההפרשה ובמערכות הבקרה, התיאום והוויסות של הגוף.
*142*
(ריק) | מערכת הלימפה | מערכת הדם |
כיוון זרימת הנוזל | -- | -- |
מבנה הנימים | -- | -- |
מבנה צינורות/ ורידים | -- | -- |
תפקודי המערכת | -- | -- |
הגורמים המשפיעים על הזריחה | -- | -- |
*143*
*143*
רוב האנשים שותים ואוכלים במשך היום כמויות קבועות פחות או יותר של מאכלים ומשקאות, אבל בני אדם אינם מכונות. לפעמים שותים פחות מדי מים במשך היום, ולפעמים דווקא מגזימים בשתייה. גם צריכת המלח שלנו, אם אין לנו איזו בעיה בריאותית מיוחדת, לא תמיד מאוזנת.
למרות זאת, כפי שכבר למדתם בפרק הראשון והרביעי, ריכוז המים והמלחים בגוף נשאר מאוזן ויציב במשך היום, ולמעשה כל חיינו, כל עוד אנו בריאים. שמירה על האיזון הזה נעשית על ידי מערכת ההפרשה.
מערכת ההפרשה מפנה עודפי מים מהדם, או מחזירה אליו מים בעת הצורך. במקביל היא מפנה מהדם גם עודפי מלחים, בהתאם לריכוזם בדם, ובכך שומרת על ריכוז תקין של מלחים וחומרים אחרים (שתכירו בהמשך הפרק) בדם ותורמת להומאוסטזיס.
כאשר עודף מים מגיע לדם, השתן נעשה מהול יותר, כלומר מכיל אחוז מים גבוה יותר. לעומת זאת, אם מישהו הגזים באכילת מאכלים מלוחים, חלק מהמלחים העודפים ייצאו בשתן, והשתן שלו יהיה מרוכז יותר. ואם לא שתינו מספיק במשך היום, כמות השתן תהיה קטנה יותר והוא יהיה מרוכז יותר.
הכליות מונעות הפסד של מים מהדם, ושומרות על נפח קבוע שלו.
היזכרו במה שלמדתם בפרק הרביעי על הקשר בין נפח הדם ללחץ הדם, וכתבו מדוע חשוב לשמור על נפח תקין של הדם.
נוסף לשמירה על מאזן המים והמלחים בסביבה הפנימית, הכליות מסלקות מהגוף חומרים העלולים להזיק לו.
היעזרו בפרק השני העוסק בעיכול, וכתבו:
א. איזה חומר מזיק נוצר מפירוק של חלבונים?
ב. מה קורה לחומר הזה בכבד?
ג. ציינו עוד מקור אחד לחומרים מזיקים, שמנוטרלים בכבד ומגיעים ממנו באמצעות הדם למערכת ההפרשה.
*144*
בגופו של אדם בריא כל החומרים המזיקים שנוצרים במהלך חילוף החומרים, וגם חומרים רעילים שמגיעים לגוף ממקורות שונים, מסולקים מהדם ומפונים מהגוף.
מערכת ההפרשה מפנה מהגוף את החומרים המזיקים הנוצרים במהלך חילוף החומרים.
נסכם: מערכת ההפרשה ממלאת שני תפקודים עיקריים:
א. שמירה על ההומאוסטאזיס על ידי קיום מאזן קבוע של מים ומלחים בדם, ושמירה על נפח הדם.
ב. סילוק של חומרים מזיקים מהדם.
(בספר איור, היעזר במנחה)
(קולט כמויות משתנות של מזון ומשקה המורכבים מחומרים שונים
מאבד מים ומלחים (בזיעה ומדרכי הנשימה)
בתאי הגוף נוצרים חומרי פסולת)
איברי מערכת ההפרשה הם: הכליות, שני צינורות מובילי שתן, שלפוחית השתן ושופכה - צינור השתן.
הכליות נמצאות בצדו האחורי של הגוף, משני עברי עמוד השדרה בגובה המותניים.
*145*
שני עורקים המסתעפים מאבי העורקים הבטני מובילים דם אל הכליות.
מהכליות יוצאים שני ורידים המתחברים לווריד הנבוב התחתון.
כך תאתרו את מקומן של הכליות שלכם: הניחו את הידיים על המותניים מימין ומשמאל כך שכל האצבעות פרט לאגודל מונחות בקדמת הגוף, על הבטן, ואילו האגודל של כל יד מונח בצד האחורי של המותן, על הגב. מתחת לאגודל של כל יד תימצא כליה.
(בספר שני איורים, היעזר במנחה)
עורק הכליה, וריד הכליה, כליה, כליה, צינורות מובילי שתן, שלפוחית השתן, שופכה
התבוננו באיור 5.3 המראה חתך דרך כליה.
עורק, וריד, אזור הנפרונים
*146*
הכליה בנויה מיחידות מבנה זעירות שנקראות נפרונים בכל כליה יש כ-1.2 מיליון נפרונים. בנפרונים מתרחש תהליך הסינון של דם שמגיע לכליה. התוצר הסופי של תהליך הסינון הוא השתן.
הנפרון הוא צינור זעיר שקצה אחד שלו מסתיים במבנה סגור דמוי גביע, שנקרא קופסית. חלק הצינור שנמשך מהקופסית נקרא אבובית. בקצה השני שלה, האבובית מתחברת לצינורית מאספת. הצינוריות המאספות של כל הנפרונים מתחברות לצינור מוביל השתן. מכל כליה יוצא צינור מוביל שתן, שדרכו זורם השתן אל שלפוחית השתן.
מונח: "אבובית" פירושה, "אבוב קטן". אבוב הוא מלה נרדפת לצינור (וגם שם של כלי נגינה, אבל זה עניין אחר).
אל הקופסית שבקצה הנפרון מגיע עורקיק שהסתעף מעורק הכליה. בכניסה לקופסית מתפצל העורקיק למאות נימי דם שנדחסים בתוך הקופסית. הפקעת הצפופה של נימי הדם בקופסית היא חלק מהנפרון.
הנימים שבים ומתלכדים ביציאה מהקופסית. אך בניגוד למה שלמדתם על מערכת ההובלה, כאן הנימים אינם מתלכדים לוורידון, אלא לעורקיק. העורקיק הזה שב ומסתעף לנימים. נימים אלה צמודים לאבובית הנפרון לכל אורכה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
עורקיק נכנס,
פקעית,
נימים,
מים מומסים מסתננים לקופסית,
קופסית,
תסנין,
רוב רובם של המים והמומסים חוזרים לדם,
מעט מומסים נוספים לתסנין,
אבובית,
לשלפוחית השתן
דם
*147*
*147*
הסיפור האמיתי של ייצור השתן מתחיל בקופסית.
בכל נפרון מתרחש התהליך הבא:
1. הקופסית היא נקודת ההתחלה של התהליך. הדם זורם בנימי הדם שבתוכה בלחץ גבוה, והלחץ מביא ליציאה של מים וכמעט כל החומרים המומסים בהם, המסתננים אל תוך הקופסית. בדם נותרים כל החלבונים,
כל תאי הדם ומעט מים. הנוזל שהסתנן לתוך הקופסית נקרא תסנין.
2. לאחר היציאה מהקופסית, הדם בנימים והתסנין שבאבובית הנפרון זורמים זה לצד זה בצינורות צמודים. בעת הזרימה, כמעט כל המים ורוב רובם של החומרים שהסתננו מהדם, חוזרים אליו. תהליך זה נקרא קליטה חוזרת או ספיגה חוזרת.
3. באבובית הנפרון נותרים מים ומיעוט מהחומרים שהיו בו בתחילת התהליך. החומר העיקרי שנותר באבובית הוא שתנן, וכן גם מלחים וכמה חומרים מזיקים או מיותרים. המים והחומרים שנותרו הופכים במהלך הזרימה באבובית לשתן.
תזכורת: כזכור לכם, השתנן נוצר בכבד מאמוניה. האמוניה היא תוצר רעיל של פירוק החלבונים בגוף. השתנן לעומתה אינו רעיל, אך הוא משמש אמצעי יעיל לפינוי עודף חנקן מהדם אל השתן. אם מצטבר בדם עודף שתנן עקב פגיעה בתפקוד הנפרונים, הדבר עלול לעכב הפיכה של אמוניה לשתנן נוסף, והיא עלולה להצטבר ולהזיק לתאים.
המים חוזרים לדם באוסמוזה. כזכור לכם, אוסמוזה מתרחשת כאשר יש הבדל ריכוזים בין שתי תמיסות המופרדות זו מזו בקרום חדיר למחצה. רוב המומסים שהיו בדם עם כניסתו לקופסית, עברו אל הנפרון, ועכשיו זורמים עם המים באבובית.
איזו תמיסה מהולה יותר, נוזל הדם שבנימים המקיפים את האבובית, או התסנין הזורם באבובית?
עם זאת, חשוב לציין שמעבר המים חזרה לדם מושפע מגורם נוסף, ולא רק מהבדלי הריכוזים בין התסנין לדם.
אם הקליטה החוזרת של מים לדם תלויה רק בהבדלי ריכוזים, האם צפוי שריכוזי המים בדם ובשתן יהיו שווים או שונים?
רמז: היזכרו בהגדרה של האוסמוזה שלמדתם בפרק הראשון.
*148*
למעשה,הספיגה החוזרת של המים אינה תלויה רק בהבדלים בריכוזי המומסים.
מה עוד משפיע על הספיגה החוזרת של המים? את התשובה תלמדו בעמודים הבאים.
חלק מהמומסים שיצאו מהדם חוזר אליו בדיפוזיה, ומומסים אחרים חוזרים בהעברה פעילה. הסוכר גלוקוז חוזר כולו מהתסנין לדם, וכמוהו גם כל החומצות האמיניות. מלחים חוזרים בחלקם בדיפוזיה, ובחלקם בהעברה פעילה (כלומר, נגד מפל הריכוזים שלהם). מעברם של המלחים חזרה לדם מושפע לא רק מהבדלי הריכוזים בין הדם לתסנין, אלא גם מפעילות של הורמונים.
אתגר: למדתם שהסוכר גלוקוז מגיע מהדם לתאי הגוף, ועובר את קרום התא בתהליך שנקרא "דיפוזיה מזורזת". המעבר שלו דרך קרומי התאים תלוי במפל הריכוזים שלו בין הדם לבין פנים התא, אם כי עצם מסעו דרך הקרום מתבצע על ידי נשא חלבוני מסוים (לכן זו "דיפוזיה מזורזת" ולא סתם דיפוזיה). בתהליך ייצור השתן בנפרונים, לא נותר גלוקוז בכלל בתסנין וכולו נקלט חזרה בדם. האם ייתכן שהספיגה החוזרת של גלוקוז בנפרונים נעשית בדיפוזיה בלבד? מדוע?
כל התהליך של ספיגה חוזרת מהתסנין לדם כפוף לבקרה של הורמונים. נשוב אליו בהמשך הפרק.
שם החומר | ריכוז החומרים בפלזמה | ריכוז החומרים בשתן |
מים (באחוזים מהנפח) | 90-93 | 91-96 |
חלבונים | 6-8 גרם/100 מ"ל | 0 |
גלוקוז | 70-100 מ"ג/100 מ"ל | 0 |
מלחים | 0.7 | 1.2 |
מתוך המלחים - יוני כלור | 0.37 | 0.60 |
שתנן (באחוזים מהנפח) | 0.03 | 2 |
הערה: את הריכוזים של המלחים נהוג להציג ביחידות מידה המסתמכות על ריכוזים מולקולריים, ולא נפרט אותן כאן. |
*149*
*149*
המבנה המיוחד של הנפרון תאפשר קיום תהליך מסובך למדי, נראה איך הוא, וגם הכליה השלמה, מותאמים לביצוע התהליך הזה.
בעיקרון, הנפרון הוא צינור שתתחיל בחלק רחב - הקופסית, ונמשך ממנה כצינור דק ומפותל.
א. הצפיפות של נימי הדם בקופסית יוצרת שטח גדול מאוד של מעבר מים וחותרים מהדם לתוך הקופסית, וממנה לאבובית הנפרון.
ב. אבובית הנפרון היא בעלת דפנות דקות במיוחד. דבר זה מאפשר מעבר מים באוסמוזה מן הנפרון חזרה לדם, כלומר ספיגה חוזרת.
ג. הנפרונים קטנים מאוד וארוזים בצפיפות רבה ברקמת הכליה. סידור זה מאפשר קיום מספר עצום של נפרונים בכל כליה. הסידור מגדיל עוד יותר את השטח של מעבר חומרים מהדם לשתן, וספיגה חוזרת של מים, גלוקוז וחומרים נוספים לדם.
ד. כלי הדם שמובילים את הדם לסינון בנפרונים, צמודים לאבוביות הנפרונים. המגע הצמוד הזה מאפשר גם הוא את מעברם של המים והחומרים בין התסנין בנפרונים לבין הדם.
*149*
כל הדם בגופו של אדם (כחמישה ליטרים אצל אדם בוגר) עובר בכליות בכל ארבע-חמש דקות.
המשמעות היא שבכל רגע נתון נמצא בכליות בערך רבע מנפח הדם הכולל. ביממה עוברים בכליות בין 160-180 ליטר של פלזמה ומומסים, המסתננים מן הדם אל הנפרונים.
לאחר הספיגה החוזרת נשאר בנפרונים בממוצע כליטר וחצי של נוזל מרוכז שהוא השתן.
מומלץ לענות על השאלה בעבודת צוות.
א. איזה אחוז מכלל הנוזלים שעוברים בכליה ביממה, נשאר בנוזל השתן?
ב. מה היה קורה לדם אילולא היתה ספיגה חוזרת יעילה של מים?
ג. מה היה קורה לאדם אם תהליך הספיגה החוזרת של המים בכליותיו היה נפגע, למשל עקב מחלה?
הספיגה החוזרת נעשית על פני שטח מגע גדול במיוחד.
*150*
סינון המים והמומסים מהדם לאבובית והספיגה החוזרת מתרחשים על פני שטח המגע שבין דופנות האבובית לדופנות נימי הדם הצמודים אליה. האבובית ונימי הדם שסביבה מפותלים מאוד, וכך נוצר שטח מגע עצום בין דופנות האבובית לדפנות של נימי הדם. גודלו של שטח זה אינו משתקף באיור 5.4.
אם נחבר את כל האבוביות בכליה אחת לצינור אחד, נקבל צינור שאורכו 16 קילומטר. ואם נחבר את כל נימי הדם המקיפים את האבוביות של כל הנפרונים, יתקבל צינור באורך של 160 קילומטר! דמיינו לעצמכם את האורך העצום הזה מקופל לאלפי צינוריות דקיקות ותוכלו להבין את גודלו העצום של השטח שדרכו עוברים המים והמומסים בתהליך הספיגה החוזרת.
הנתונים האלה מעידים עד כמה יעילה הספיגה החוזרת מהתסנין לדם. ריכוז השתנן בשתן גדול פי 67 מריכוזו בדם.
ריכוז המלחים בשתן גדול כמעט פי שניים מריכוזם בדם.
א. מדוע יש חשיבות כזו לשטח המגע בין האבוביות לנימי הדם?
ב. ציינו עוד שני איברים בגוף, שיש בהם שטח פנים גדול מאוד ביחס לנפח האיבר.
ג. אילו תהליכים של מעבר דרך קרומים מתרחשים בכל אחד מהאיברים האלה?
סוף הדרך בכליות. השתן שנוצר בנפרונים עובר לצינוריות המאספות, זורם בצינור מוביל השתן, ומגיע לשלפוחית. ומה עם הדם?
הנימים שמקיפים את האבוביות מתלכדים לוורידונים. הוורידונים מתלכדים לוורידים, ואלה מגיעים אל וריד הכליה. הדם שעבר את הסינון בכליה יוצא מווריד הכליה וממשיך בדרכו בגוף אל הוורידים הראשיים לכיוון הלב.
מה הם ההבדלים בין הדם הזורם בעורק הכליה, לבין הדם בווריד הכליה?
בחרו בתשובה הנכונה, והסבירו את בחירתכם.
א. בווריד הכליה יש פחות חמצן ופחות שתנן מאשר בעורק הכליה
ב. בעורק הכליה יש פחות חמצן מאשר בווריד
ג. בעורק הכליה יש יותר שתנן ופחמן דו-חמצני מאשר בווריד
ד. בווריד יש יותר חמצן ויותר שתנן מאשר בעורק
*151*
אתם יודעים מהניסיון, שכמות השתן אינה קבועה, אם שותים הרבה נוזלים במשך היום, כמות השתן גדולה יותר. אם נמצאים במשך היום במקום חם ויבש במיוחד ולא שותים הרבה, כמות השתן קטנה יותר. כמות השתן קטנה גם במזג אוויר רגיל, אם שותים מעט מדי.
קצב זרימת הדם דרך הכליות קבוע. אותה כמות דם עוברת בהן בכל דקה, אם שתיתם מעט ואם שתיתם הרבה.
לאחר שחלק גדול מהמים שבדם עבר לתסנין, הוא חוזר אל הדם בתהליך הספיגה החוזרת.
1. הציעו השערה, מה יכול לקרות בתהליך הספיגה החוזרת, כך שכמות השתן הנוצרת בנפרונים תהיה גדולה או קטנה יותר, בהתאם לכמות הנוזלים שהגוף צורך במשך היום.
2. האם ההצעה שלכם מתאימה לעובדה שהמים עוברים מהאבובית חזרה לדם באוסמוזה? הסבירו את תשובתכם.
(בספר שני איורים, היעזר במנחה)
א. מראה השלפוחית וצבע השתן לאחר שתיה מרובה
ב. מראה השלפוחית וצבע השתן לאחר שתיה מעטה, או ביום חם ולאחר הזעה מרובה
צבע השתן בשלפוחית מעיד על הבדלים בריכוז המומסים בו. ככל שיש פחות מים בשתן, הוא מרוכז יותר, וצבעו צהוב כהה יותר.
מהתשובות שלכם מתברר שאוסמוזה אינה התהליך היחיד, ואולי לא העיקרי, שגורם למים לחזור מהתסנין לדם.
*152*
נפח השתן וריכוזו כפופים להשפעה של הורמון בשם ADH, הנקרא גם "הורמון נוגד השתנה" (Anti-Diuretic Hormone).
ההורמון מופרש מבלוטה שנמצאת במוח ונקראת היפופיזה. תלמדו עליה בפרק השמיני של הספר. לאחר הפרשתו מהבלוטה הוא מגיע עם הדם לכליות, שם הוא פועל על קרומי התאים של הנפרונים. בקרומי התאים נמצאים קולטנים שההורמון נקשר אליהם. בהשפעת ההורמון, מתגברת בתאים הספיגה החוזרת של מים מהנפרונים לדם. עקב כך קטן נפח השתן וריכוזו עולה.
ההורמון ADH מעודד ספיגה חוזרת של מים לדם, בלי קשר להבדלי הריכוזים בין התסנין לדם.
הפרשת ההורמון מהבלוטה שבמוח, מושפעת מנפח הדם ומריכוז המומסים בו. לאחר שתיית מים מרובה, קצב הפרשת ה-ADH מן המוח יורד, לכן נפח השתן עולה וריכוזו קטן (צבעו נעשה בהיר).
א. השלימו את המילים החסרות במשפט הבא:
כאשר אין שותים מספיק, או במצב של הזעה מרובה, קצב הפרשת ה- ADH--. עקב כך נפח השתן --, הריכוז שלו -- וצבעו --.
ב. התבוננו בתמונות של שני האנשים באיור 5.6. בהנחה ששניהם שתו אותה כמות נוזלים, אצל מי מהם מופרש יותר ADH? מדוע?
(בספר שתי תמונות, היעזר במנחה)
*153*
סדרו את המשפטים הבאים לפי סדר האירועים הנכון:
1. נפח השתן גדל והריכוז שלו קטן.
2. פחות מים חוזרים לדם בתהליך הספיגה החוזרת.
3. נערה מבלה במסיבה ושותה כמויות גדולות של קולה.
4. קצב הפרשת ADH מבלוטת ההיפופיזה יורד.
5. נוזלים רבים מגיעים לדם, והנפח שלו גדל.
איור 5.7 מסכם את ההקשר בין ההורמון ADH לנפח הדם והשתן ולריכוז השתן.
(בספר תרשים זרימה, היעזר במנחה)
- איבוד מים עקב הזעה מרובה, התאדות בנשימה, או שתייה לא מספקת
- נפח הדם ולחץ הדם יורדים. ריכוז מומסים גבוה מהתקין
- היפופיזה +
- הגברת קצב ההפרשה של ADH
- הנפרונים בכליות -
- הגברת הקליטה החוזרת יותר מים חוזרים לדם. נפח השתן קטן (מעט שתן) וריכוז המומסים בו גבוה
מצב הומאוסטזיס - נפח הדם ולחץ הדם תקינים, ריכוז המומסים תקין
- שתייה מרובה מהרגיל
- נפח הדם ולחץ הדם עולים. ריכוז מומסים נמוך מהתקין
היפופיזה -
- הקטנת קצב ההפרשה שלADH
- הנפרונים בכליות -
- צמצום הקליטה החוזרת. פחות מים חוזרים לדם. נפח השתן גדול (הרבה שתן) וריכוז המומסים בו נמוך
מצב הומאוסטזיס - נפח הדם ולחץ הדם תקינים, ריכוז המומסים תקין
ייצור השתן כפוף לוויסות על ידי הורמון. תפגשו שוב את מושג הוויסות ככל שתתקדמו בהיכרות שלכם עם מערכות הגוף.
ההורמון משפיע על תהליך ייצור השתן באמצעות מנגנון בקרה שנקרא משוב שלילי.
*154*
בתרשים רואים שההורמון מופרש מהבלוטה בתגובה למצב הדורש תיקון. לאחר שהתבצע התיקון, הבלוטה מפסיקה להפריש את ההורמון. הפרשת ההורמון מהבלוטה מושפעת מהשינויים בנפח ובריכוז הדם. למנגנון הבקרה הזה קוראים משוב שלילי. הוא מבוסס על העיקרון הבא:
ככל שהתהליך מתקדם, נכנסים לפעולה אמצעים הבולמים את המשך התהליך.
לוויסות של ADH יש חשיחת עצומה לשמירה על ההומאוסטזיס. נראה במה מתבטאת החשיבות הזו.
במצב של שתייה מרובה מופרש נפח גדול של שתן מהול, ועודפי המים מסולקים.
כאשר הגוף מאבד מים, מופרש נפח קטן של שתן מרוכז. בדרך זו קטן איבוד מים נוסף מן הגוף. על כך יש להוסיף שאיבוד מים גורם למוח לעורר תחושת צמא, והאדם שותה.
בדרך זו נשמר נפח דם קבוע.
למה חשוב כל כך שנפח הדם יהיה קבוע?
היזכרו במה שלמדתם: נפח הדם משפיע ביחס ישר על לחץ הדם: ככל שנפח הדם גדול לחץ הדם גדול, וההפך.
לחץ דם גבוה מסוכן מאוד. הוא עלול לגרום התפוצצות של נימי דם, ובעקבות זאת שטפי דם וכן מחלות לב.
גם לחץ דם נמוך מדי עלול לפגוע בתפקוד הגוף, אם כי בדרך כלל הוא מסוכן פחות.
חלק מכם מכיר את התופעה בגופו: יושבים בהפסקה בין שיעורים על הדשא ביום שמש. כאשר נשמע הצלצול, מישהי קמה במהירות וחשה סחרחורת פתאומית, או "רואה שחור" במשך חלקיק שנייה. זו תוצאה של ירידה פתאומית בלחץ הדם באזור הראש. יש לה שתי סיבות:
א. המעבר המהיר מישיבה לעמידה. ב. הוורידים שהתחממו בשמש מתרחבים ולחץ הדם בהם יורד לרמה נמוכה (זוכרים את המסדר הצבאי בשמש מהפרק הרביעי?)
אין שום סיכון במצב הזה. הוא רק סתם לא נעים. אפשר למנוע אותו אם מכרים לקום לאט, אבל כשממהרים, מי זוכר...
תזכורת: סכנתו של לחץ דם נמוך.
מתי לחץ דם נמוך מדי עלול להיות מסוכן?
יש אנשים שלחץ הדם הרגיל שלהם נמוך בהשוואה לממוצע, אך הוא לחץ הדם התקין בגופם. כשהלחץ נמוך במעט מהממוצע, אין בכך סכנה והמצב אינו נחשב מחלה או הפרעה. ירידה מסוכנת בלחץ הדם מתרחשת בדרך כלל עקב פציעה קשה בתאונה או לעתים בניתוח מורכב המלווה באיבוד דם.
כאשר אדם מאבד כמות משמעותית מדמו, נפח הדם יורד, ובעקבות זאת חלה ירידה מסוכנת בלחץ הדם. הסכנה היא בכך שהלחץ הנמוך מדי לא מאפשר זרימה של הדם במהירות תקינה. הדם מגיע לאט מדי ללב ולראש, והאדם עלול להיכנס למצב שנקרא הלם של תת-לחץ.
החדשה הטובה היא שתיקון המצב קל יחסית. נדרש עירוי נוזלים מהיר. במקרים שאין מנות דם זמינות, אפשר לתת לאדם עירוי של תמיסה פיזיולוגית, שהריכוז שלה שוה לריכוז המלחים בדם.
כך מגדילים את נפח הדם ושומרים על מהירות זרימה תקינה, עד שמתקבלות מנות הדם הדרושות.
*155*
חשיבותו של ADH מתבטאת גם בשמירה על ריכוז קבוע של מומסים בנוזל הדם.
ריכוז מומסים גבוה מדי בדם עלול לגרום יציאת מים מתאי הדם באוסמוזה.
עקב כך התאים יכולים להתכווץ ואפילו עלולים למות. ריכוז מומסים נמוך מדי, עלול להוביל לכניסת מים באוסמוזה לתאי הדם, דבר המביא להתנפחות של התאים עד כדי התפוצצות. אלו מצבים של סכנת חיים.
ההורמון ADH מווסת את נפח השתן בהתאם לנפח הדם, ובכך תורם תרומה חיונית למאזן הנוזלים בדם. אולם מאזן המים הכולל בגוף תלוי במכלול של גורמים.
הגוף נמצא במאזן מים, כאשר כמות המים הנכנסים באכילה ובשתייה וכמות המים הנוצרים בגוף, שוות לכמות המים היוצאת מן הגוף. כאשר מאזן המים אינו נשמר, וכמות המים שהגוף מפסיד עולה על כמות המים הנכנסת אליו, התוצאה היא התייבשות. ההתייבשות היא מצב מסכן חיים.
הגוף מקבל מים משלושה מקורות:
- מים במשקאות
- מים במזון
- מים שנוצרים בחילוף החומרים בתאים. מים אלה נקראים מים מטבוליים.
התהליכים הגורמים להפסד מים הם:
- הפרשת שתן
- הפרשת צואה
- הזעה
- התאדות ישירה של מים מהעור (לא מבלוטות הזיעה)
- יציאת אדי מים מהריאות בעת חילופי הגזים
הגוף מצויד בכמה מנגנונים המסייעים בשמירה על מאזן המים. אחד מהם כבר הכרתם: ויסות כמות המים בשתן על ידי ADH. אבל לפני ש-ADH נכנס לפעולה, אנו מסתייעים בשני מנגנונים התנהגותיים:
1. הירידה בנפח המים בדם ועליית ריכוז המומסים בו מגרים את מרכז הצמא במוח, ומעוררים את הדחף לשתייה.
2. ההזעה אמנם חשובה מאוד לצינון הגוף כאשר טמפרטורת הסביבה גבוהה; אבל אפשר לצמצם את התאדות מים מהעור על ידי כיסוי בלבוש מתאים ושהייה בצל.
*156*
השתן מטפטף לשלפוחית, והיא מתמלאת ומתנפחת בהדרגה. בצדה התחתון של השלפוחית נמצא שריר סוגר טבעתי, המכווץ רוב הזמן. השריר הסוגר מקיף את פתח המוצא של השלפוחית. כאשר כמות השתן בשלפוחית מגיעה ל-350 מ"ל בערך, נוצר לחץ על השריר הסוגר, והאדם מרגיש גירוי הדוחף אותו לשחרר את תוכן השלפוחית. הרפיית השריר הסוגר היא פעולה רצונית. כאשר השריר מתרפה, הוא מאפשר יציאת שתן. צינור המוצא מהשלפוחית נקרא שופכה.
*156*
כל אחד מתנסה במשך חייו בבדיקת שתן מסיבה כלשהי. בדיקות שתן הן אמצעי פשוט יחסית ולא יקר לאבחון מצבים שונים של חריגה מההומאוסטזיס. בדיקות שתן מאבחנות מחלות שונות, כגון דלקת בשלפוחית השתן, סוכרת, א' ספיקת כליות או מחסור בתאי דם אדומים, מצב הנקרא אנמיה. הן מסייעות גם במצבים שאינם מחלות, כגון הריון, אך חשוב לזהות אותם. אם יש חשד שאדם סובל מהזנחה מתמשכת, בדיקת שתן יכולה להצביע על רעב התמשך.
מה נמצא בבדיקת השתן | על מה הממצא יכול להעיד |
גלוקוז | סוכרת |
צבע צהוב כהה בשל נוכחות חומר בשם בילירובין | צהבת, הרס של תאי דם אדומים |
חלבונים | יתר לחץ דם, נזק לרקמת הכליות, מחלת כליות |
צבע אדום המעיד על נוכחות דם בשתן | דלקת בשלפוחית השתן או בדרכי השתן, דלקת כליות |
תאי דם לבנים | דלקת של דרכי השתן שנגרמת על ידי חיידקים |
אצל נשים בלבד: הורמון בשם hCG | הריון |
תאי דם אדומים | פגיעות ודימומים בכליות |
שתן של אדם בריא הוא סטרילי, כלומר אין בו בכלל חיידקים. אם יש חשד לזיהום חיידקי של דרכי השתן, הרופאה יכולה להזמין בדיקת מעבדה שנקראת תרבית. במעבדה יעבירו דגימה מהשתן לצלחת מיוחדת המיועדת לגידול חיידקים. אם יופיעו חיידקים בתרבית, זו ראיה לכך שיש זיהום. בשיטה הזו אפשר גם לזהות את מין החיידק ולהתאים את התרופה האנטיביוטית שתחסל אותו. |
למדתם שחלבונים לא מסתננים כלל מהדם ואינם מגיעים לנפרונים. מולקולות של חלבונים הן גדולות מאוד, ובמצבים תקינים אינן עוברות דרך קרומי תאים וגם לא דרך דפנות של נימי דם. אבל אם לחץ הדם גבוה בהרבה מהערך התקין, הלחץ עלול להיות חזק מספיק כדי לדחוף מולקולות חלבון דרך דופנות נימי הדם שבקופסית אל אבובית הנפרון. לחץ כזה, והמעבר של מולקולות החלבונים הגדולות, עלול לגרום נזק מתמשך לנפרונים, שיתבטא במחלת כליות.
*157*
א. מדוע הימצאות חלבון בשתן מעידה על מחלה?
ב. מדוע הימצאות גלוקוז בשתן מעידה על מחלה?
איך מזהים רעב מתושך בבדיקת שתן?
כאשב אדם סובל מרעב מתמשך, חומצות שומן שמצאות בתאים אוגרי שומן בגופו, מתפרקות במהירות בתהליך שבסופו נוצרות תרכובות שנקראות גופים קטוניים. הופעה של גופים קטוניים בשתן היא עדות לרעב מתמשך או לסוכרת שאינה מטופלת, וכן גם להפרעות כגון הקאות מרובות.
@הפנייה לאתר למי שמתעניין, אפשר לקרוא עוד על בדיקות שתן בקישור באתר של רכס.
*157*
אם כל הדם בגוף עובר את תהליכי הסינון בכליות בכל ארבע-חמש דקות, תארו לעצמכם כמה מסוכן הדבר, אם הכליות אינן מתפקדות במשך 15 דקות, למשל (כלומר, מחמיצות שלושה מחזורי סינון של כל הדם בגוף). שתנן המצטבר בדם מעכב הפיכת אמוניה לשתנן, ורמת האמוניה עולה במידה מסוכנת.
בהנחה שכל הדם בגוף עובר בכליה במשך חמש דקות, כמה מחזורי סינון עובר הדם במשך שעה? כמה מחזורי סינון הוא עובר ביממה?
המצב שבו הכליות אינן מספיקות לסנן את הדם ולייצר שתן בקצב תקין, נקרא אי ספיקת כליות. אי ספיקת כליות פירושה סכנת חיים.
אי ספיקת כליות יכולה להתרחש עקב זיהום שנגרם לכליות על ידי חיידק מסוים, בעקבות פגיעה בכליות בתאונה או בשל מחלות תורשתיות מסוימות. אם נפגעת רק כליה אחת, אין בכך סכנה, כי כליה אחת מסוגלת לייצר שתן בקצב הדרוש לשמירה על הרכב תקין של הדם. אבל אם שתי הכליות אינן מתפקדות כראוי, חייבים לספק לאדם אמצעי חלופי לסילוק חומרים מזיקים מהדם. עד אמצע המאה ה-20 בערך אי ספיקה מוחלטת של הכליות שנמשכה יותר מיומיים, הייתה מסתיימת במוות.
מאז שנות ה-60 של המאה ה-20 הרופאים יכולים לטפל במצב של אי ספיקת כליות בשתי דרכים: לחבר את האדם שכליותיו נפגעו למכשיר דיאליזה, המבצע את פעולת הסינון במקום הכליות הפגועות, או להשתיל לאדם כליה בריאה שנלקחה מתורם.
*158*
מכשיר הדיאליזה מתפקד ככליה מלאכותית. הוא פועל באופן דומה מאוד לאופן פעולתם של הנפרונים בכליות, כלומר המכשיר מסנן ומוציא את החומרים המיותרים מהדם המוזרם דרכו. עקרון הפעולה של המכשיר פשוט יחסית.
בכל טיפול מחברים צינור לווריד בזרוע של החולה. הדם זורם מהווריד דרך הצינור למכשיר. הדם מוזרם במתקן על פני קרום דק העשוי מחומר סינתטי עדין. הקרום נקרא "קרום דיאליזה" (או "ממברנת דיאליזה"). קרום הדיאליזה הוא קרום בררני, המונע מעבר מולקולות גדולות כגון חלבונים. מצד אחד של הקרום זורם דם החולה, ומצדו האחר זורמת תמיסה מוכנה מראש - תמיסת דיאליזה. תמיסת הדיאליזה מכילה גלוקוז ומלחים שונים בריכוז הזהה לריכוזם בדם בריא. השתנן וחומרים מזיקים אחרים הנמצאים בדם עוברים בדיפוזיה דרך הקרום לתמיסה, ואילו החומרים החיוניים לדם נותרים בתוכו.
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
הפיתולים של הצינור שבתרשים מציינים שבמציאות יש שטח מגע גדול מאוד בין תמיסת הדיאליזה לבין הקרום הבררני שדרכו נעשה הסינון. חשוב לציין שמכשיר דיאליזה אמיתי מורכב הרבה יותר ממה שרואים באיור. אחד הקשיים הגדולים בביצוע סינון מלאכותי של הדם, קשור למהירות הזרימה של הנוזלים וללחץ שבצינורות.
במה שונה כליה מלאכותית מכליה ביולוגית
מתקן הדיאליזה מגלה לנו עד כמה באמת מורכב הגוף שלנו. על אף שאנו יודעים ליצור חומרים מיוחדים ומכשירים מורכבים ומתוחכמים ההולכים ומשתפרים, עדיין לא הצלחנו לפתח מכשיר שיעבוד בדיוק כמו הכליה. הייחוד של הכליה (כמו של כל איבר בנוף) הוא בכך שהנפרונים בנויים מתאים חיים. הם קטנטנים ועדינים במידה שקשה לדמיין, ובכל כליה יש מיליון ו-200,000 כאלה. כל אחד מהם מגיב ברגישות עצומה ובדיוק מדהים לריכוז התמיסות: התסנין שבתוכו והדם הזורם מחוץ לו. כל אחד מהם מגיב בדייקנות רבה גם למולקולות של ההורמון ADH הגורם לו להעביר יותר מים חזרה לדם. בינתיים שום קרום סינתטי שהנדסת החומרים שלנו מסוגלת לייצר, אינו מתחרה ברגישות של התאים בדופנות הנפרון. אפשר לראות בזה אתגר למהנדסי החומרים של העתיד.
*159*
(בספר תמונה, היעזר במנחה)
למה המכשיר גדול ומסובך כל כך?
בגלל ההכרח להתאים את מהירות הזרימה ואת לחץ הנוזלים בצינורות, המכשיר מצויד במנגנונים רבים נוספים, מלבד קרום הסינון והצינור המזרים את תמיסת הדיאליזה. נוסף על כך, חייבים לשמור על טמפרטורה קבועה של פנים המתקן ועל סטריליות מוחלטת שלו.
בבתי חולים, במכוני דיאליזה וגם בקרב אחיות, אחים ורופאים המטפלים בחולי כליות, השתרש הביטוי "חולה דיאליזה", ועבר מהם לציבור הרחב. זה ביטוי שגוי היוצר רושם מטעה ולפעמים אפילו שלילי בנוגע לטיפול בדיאליזה. האדם אינו "חולה דיאליזה", אלא מטופל בדיאליזה. המחלה היא מחלת כליות כלשהי. הדיאליזה היא הטיפול.
בואו נשווה בין מכשיר דיאליזה לבין כליה.
כליה בריאה בגוף מקבלת דם ברצף במשך כל היממה. כ-5 ליטרים של דם עוברים בה בכל 4-5 דקות. המטופל בדיאליזה מחובר למכשיר הדיאליזה במשך 3-4 שעות ביום בהתאם למשקל גופו, וחייב לקבל את הטיפול הזה שלושה ימים בשבוע.
*160*
א. כמה מחזורי סינון עובר הדם במשך ארבע שעות?
ב. מדוע חייבים לחזור על הטיפול בדיאליזה בכל יומיים?
מאחר שההזרמה במכשיר הדיאליזה נעשית על ידי מנוע המזרים את הנוזלים, הרי אפשר לשלוט במהירות הזרימה. מדוע לדעתכם לא מגבירים את קצב הזרימה במכשיר הדיאליזה, כדי שיהיו מחזורי סינון רבים יותר במשך טיפול של 4 שעות?
*161*
*161*
מערכת ההפרשה ממלאת תפקוד מרכזי חיוני ביותר בשמירה על ההומאוסטזיס.
- הכרתם את הצורך החיוני בשמירה על ריכוזי מומסים בדם, ובפינוי חומרים מזיקים ממנו.
- הכרתם את איברי הערכת ההפרשה: כליות, צינורות מובילי שתן, שלפוחית שתן וצינור השתן, שנקרא שופכה.
- למדתם על מבנה הכליה ועל יחידות המבנה הפעילות בה - הנפרונים.
- ראיתם שכל נפרון הוא למעשה צינור המסתיים בקצה אחד בקופסית צינור הנפרון הנמשך מתוך הקופסית נקרא אבובית.
- למדתם איך נעשה סינון הדם בנפרונים. הדם מגיע בנימי דם לקופסית. בקופסית מסתנן רוב נוזל הדם ורוב המומסים בו לתוך הנפרון, ומתחיל לזרום באבובית המתמשכת מהקופסית.
- בנימי הדם נותר חלק מהמים, וכן כל החלבונים וכל תאי הדם, אדומים ולבנים.
- בעת זרימת התסנין באבובית מתרחש תהליך הספיגה החוזרת.
- הספיגה החוזרת היא מעבר של מים ומומסים מאבובית הנפרון, חזרה אל נימי הדם הצמודים אליה.
- הספיגה החוזרת של גלוקוז, מלחים וחומצות אמיניות נעשית בחלקה בדיפוזיה ובחלקה בהעברה פעילה.
- הספיגה החוזרת של מים נעשית באוסמוזה, אך היא מושפעת גם על ידי הורמון ששמו ADH.
- ההורמון ADH מופרש מבלוטה בשם היפופיזה, שנמצאת במוח.
- קצב הפרשת ה-ADH מההיפופיזה מושפע מנפח המים בדם ומריכוז המומסים בו.
- ה-ADH מעודד ספיגה חוזרת של מים מהתסנין שבנפרון אל הדם. בדרך זו הוא מונע אובדן מים בשתן מעבר לכמות ההכרחית לפינוי חומרים מזיקים מהגוף.
- הכרתם את הגורמים השונים המשפיעים על נפח השתן ועל ריכוז המומסים בו, נוסף על פעולת ה-ADH.
- למדתם על בדיקות שתן שנהוג לעשות במצבי שגרה, וגם כשמתעורר חשד למחלות כלשהן. ראיתם גם איך בדיקות שונות עשויות להעיד על מחלות או על מצבים חריגים בגוף.
- למדתם מה הסיכון שבמחלה של אי ספיקת כליות, והכרתם את אופן הפעולה של מכשיר דיאליזה, המתפקד ככליה מלאכותית.
*162*
1. מדוע אי אפשר לחיות בלי כליות מתפקדות?
2. איזה מבנה מהמבנים הבאים הוא חלק מהנפרון? סמנו כל תשובה נכונה.
א. קופסית
ב. צינור מוביל שתן
ג. אבובית
ד. נימי הדם שבקופסית
3. הכליה היא איבר חיוני לשמירה על ההומאוסטזיס. ציינו שני תהליכים שמתבצעים בכליות, המסייעים לשמור על ההומאוסטזיס.
4. במה שונה התסנין באבובית מהדם בנימים, בתחילת הספיגה החוזרת?
סמנו את התשובה הנכונה.
א. בנימי הדם יש יותר מים, אך פחות מומסים
ב. בתסנין יש יותר מים ויותר גלוקוז
ג. בתסנין יש רק תאי דם לבנים, אך לא אדומים
ד. בדם יש פחות מים ופחות חלבונים
5. ציינו שני פרטים בפבנה של הנפרון, שמתאימים אותו לתפקודו.
6. כמות המים המופרשת בשתן קטנה בהרבה מכמות המים המגיעה עם הדם אל הכליות.
מהו הגורם הישיר לכך? סמנו את התשובה הנכונה.
א. מרבית המים נקלטים חזרה בדם
ב. מרבית המים מועברים מהכליות לפערכת הלימפה
ג. הגוף זקוק למים, לכן הם אינם מופרשים
ד. די לו לגוף בכמות קטנה של שתן
7. איזה מבין השינויים הבאים יביא להקטנת נפח השתן המופרש על ידי אדם, בהנחה שנפח המים הנקלט על ידי הגוף בנוזלים ובמזון נשאר קבוע?
סמנו את המשפטים הנכונים.
א. הגברת המאמץ הגופני
ב. עלייה בלחות האוויר בסביבה
ג. עלייה בטמפרטורת הסביבה
ד. ירידה בטמפרטורת הסביבה
8. אדם סובל מפגיעה בהיפופיזה, שבעקבותיה הוא מפריש כ-20 ליטר שתן ביממה.
א. איזה תפקוד של ההיפופיזה נפגע?
ב. מדוע הפגיעה הזו גורת הפרשה מוגדלת של שתן?
ג. מה הסיכון המיידי הצפוי לאותו אדם, אם לא יקבל טיפול?
*163*
9. אדם מטפס על הר ביום חם. כתבו את סדר האירועים המוביל לשינוי בנפח ובריכוז השתן שלו, בהשוואה לממוצע בתנאים רגילים. השתמשו במילים:
נפח הדם, ספיגה חוזרת, נפח השתן, היפופיזה, ADH, קצב הפרשה, ריכוז השתן.
10. מהו ההיגד הנכון לגבי ספיגה חוזרת? סמנו את התשובה הנכונה
א. תהליך שהתרחש רק כאשר גוף האדם מפסיד מים בגלל מאמץ גופני או הזעה הרובה
ב. תהליך שמחזיר לדם חלבונים שעברו לתסנין
ג. תהליך שאינו מתרחש אצל אנשים עם לחץ דם נמוך
ד. תהליך שמונע איבוד מים בשתן
11. איזה מהחומרים הבאים אינו נמצא בכלל בשתן של אדם בריא?
א. שתנן
ב. גלוקוז
ג. מלחים
ד. תוצרי פירוק תרופות
12. איזה מהחומרים הבאים, אם הוא נמצא בשתן, מצביע על מחלה?
א. שתנן
ב. חלבונים
ג. מלחים
ד. תוצרי פירוק חלבונים
13. שאלת אתגר: מכשיר דיאליזה מחליף את פעולת הכליות במצב של אי ספיקה. איזה משפט מתאר בצורה נכונה את פעולת מכשיר הדיאליזה? סמנו את התשובה הנכונה.
א. במשך טיפול אחד של ארבע שעות, מספר מחזורי הסינון של הדם שווה למספר מחזורי הסינון בכליה במשך יום אחד.
ב. הרגישות של קרום הדיאליזה להבדלי הריכוזים של מומסים בדם ובתמיסת הדיאליזה זהה לרגישות של דופנות הנפרונים.
ג. במההלך הדיאליזה הדם מופרד מתמיסת הדיאליזה בצורה דומה להפרדה בין הדם לתסנין בנפרונים של כליה בריאה.
ד. בטיפול דיאליזה מזרימים את הדם במהירות רבה דרך ההתקן, כדי להעביר אותו מספר מחזורי סינון בארבע שעות, השווה למספר המחזורים במשך יממה בגוף של אדם בריא.
*164*
(עמוד ריק)
*165*
*165*
אנו חיים בסביבה המאוכלסת בצפיפות ביצורים מיקרוסקופיים מעשרות אלפי סוגים. מכל צד מקיפים אותנו חיידקים, נגיפים (וירוסים), פטריות מיקרוסקופיות ויצורים חד-תאיים שונים, הנמצאים במספרים עצומים באוויר, במים, על האדמה ובתוכה, על כל מזון ובכל משקה, על הבגדים ואף על עורנו ובתוך גופנו. רוב רובם אינם מסכנים אותנו כלל. אבל יש בהם מינים לא רבים שעלולים להזיק לגוף אם יצליחו לחדור לתוכו.
מערכת ההגנה המגינה על הגוף מפני חדירה של כל הגורמים האלו, מבוססת על פעולה של שלושה קווי הגנה:
א. קו ההגנה הראשון מונע כניסה של גורמים זרים לגוף. המרכיב העיקרי של קו ההגנה הזה הוא העור. משתתפים נוספים בו הם רוק, ריסים, דמעות, הרקמות הריריות שבפתחי הגוף וכן החומצה הנמצאת בקיבה (זכרו שחלל הקיבה נחשב לחלק מהסביבה החיצונית של הגוף!).
ב. קו ההגנה השני תוקף גורמים זרים מיד עם חדירתם מבעד לקו הראשון. קו ההגנה הזה מבוסס על פעולתם של תאי דם לבנים מסוג מסוים, תאים בולעניים, שתוקפים פולשים ובדרך כלל מנטרלים ומחסלים אותם. מנגנון קרישת הדם משתייך גם הוא לקו ההגנה הזה.
ג. קו ההגנה השלישי הוא מערכת החיסון שלנו. היא מגיבה לנוכחות גורמים זרים שהצליחו לחדור מבעד לקווי ההגנה הראשון והשני. הגורמים הפעילים במערכת החיסון הם תאי דם לבנים שנקראים לימפוציטים. הלימפוציטים נחלקים בין קבוצות שונות שכולן משתפות פעולה בהגנה הפנימית. תכירו אותם בהמשך הפרק.
המדע החוקר את המבנה ואת הפעילות של מערכת החיסון נקרא אימונולוגיה.
*165*
יותר מ-99% מכל הגורמים המזיקים כלל אינם מצליחים לחדור לתוך גופנו. רובם המכריע נהדפים "על הסף" על ידי קו ההגנה הראשון של הגוף. העור הוא מחסום יעיל ביותר בפני כניסת גורמים זרים לגוף. כל זמן ששלמות העור נשמרת, הרוב המוחלט של הגורמים הזרים כלל אינו נכנס לגוף. בעור ובפתחי הגוף נמצאים אמצעי ההגנה שונים המונעים כניסה של גורמים זרים. כידוע לכם העור אינו שטח רצוף לגמרי, ויש בו פתחים שונים. קודם כול, העור עצמו מלא נקבוביות.
*166*
נוסף על כף הפה, האף, פי הטבעת ודרכי השתן וכן הנרתיק והפין, שהם דרכי הכניסה למערכת הרבייה, פתוחים לסביבה. כל הפתחים האלה מצוידים במנגנוני הגנה, המונעים בדרך כלל ביעילות רבה כניסה של גורמים זרים.
העדות הטובה ביותר לחשיבותו של העור כקו הגנה של הגוף מתקבלת ממקרים שבהם נמנע מהעור לתפקד בצורה תקינה. אצל ילדים קטנים וקשישים החיים בתנאים של הזנחה ולכלוך, פצעים על העור הם לפעמים העדות הראשונה למצבם. כשהנקבובעת בעור סתומות, כשנפגעת הפרשתם של הזיעה והחלב הדוחים את החיידקים ואת הפטריות, נפרץ למעשה קו ההגנה הראשון של הגוף, ואז מתגלה חשיבותו במלוא עוצמתה. דוגמה נוספת היא במקרה של כוויות. כוויות שטחיות יכולות להיות מסוכנות, גם אם אינן פוגעות באיברים פנימיים. כאשר שטח הכווייה רחב, הרקמות שנחשפו באזור הכווייה חשופות לסיכון של זיהום במיקרואורגניזמים ואובדן מים. לכן הטיפול הדחוף ביותר הוא כיסוי שטח הכווייה ביריעה סטרילית של חומר מבודד, המונעת הן מגע עם האוויר והן התנדפות מים מהרקמות החשופות באזור הכווייה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
- שכבת תאים מתים, בלוטת חלב, שערה, בלוטת זיעה, ורידון, עורקיק
הזיעה המופרשת מהעור מכילה חומצות המעכבות התפתחות של גורמים זרים (חיידקים, נגיפים ופטריות). חלב המופרש מבלוטות בעור תורם גם הוא להגנה על הגוף. ההפרשות האלה יוצרות על פני העור תנאים מיוחדים של חומציות, מליחות ושומניות, המעכבים התרבות של חיידקים ופטריות טפיליות על העור. הרוק והדמעות מכילים את האנזים ליזוזים הפוגע בחיידקים.
בפרק השלישי העוסק בנשימה למדתם על אמצעי הגנה נוספים המגינים מפני כניסה של גורמים זרים דרך מערכת הנשימה. מהם אמצעים אלה?
התעטשות, שיעול ורוק הם עוד דרך לסילוק גופים זרים שמגיעים לאף ולקנה. התנאים השוררים בקיבה משמשים אמצעי הגנה נוסף מפני חדירה של גורמים זרים.
*167*
היזכרו במה שלמדתם על התנאים השוררים בחלל הקיבה (פרק שני, עמוד 43). איך תסבירו את העובדה שלא כל ארוחה מזדמנת מסתיימת בקלקול קיבה?
ככלל, הגורמים הזרים נשטפים מפתחי הגוף החוצה באמצעות הפרשות כמו ריר, שתן, רוק ודמעות. אנזימים שנמצאים בהפרשות אלה מפרקים ומנטרלים אותם.
*167*
מרבית המחלות - דלקות בגרון, בעיניים, באוזניים ובמערכת העיכול וכן דלקות בדרכי השתן ומחלות מין - מקורן בגורמים שחדרו דרך פתחי הגוף למרות מנגנוני ההגנה הפועלים בהם. קווי ההגנה השני והשלישי מתעוררים לפעולה נגד אותם גורמים זרים שמצליחים לחדור לגוף.
בקו ההגנה השני משתתפים תאי דם לבנים, שמגיעים למקום שנפגע בגלל פלישה של גורם זר. תאים אלה נמנים עם קבוצה של תאים לבנים שנקראים תאים בולעניים, או פגוציטים. בספרי לימוד אחרים או באתרים ברשת תפגשו שם נוסף שלהם, מקרופאגים.
מונחים: פגוציט - פאגוס (Phagos) - מלה יוונית שפירושה "אכילה, בליעה". ציטוס (Cytos) = תא. "פגוציט" הוא "תא בולע".
"מקרופאג" הוא תא בולע גדול (Macro = גדול). השם מקרופאג מתייחס להיותם של תאים אלה גדולים בהרבה משאר תאי הדם הלבנים.
הפגוציטים נמצאים בדם, ומקצתם גם פזורים ברקמות. הפעולה שלהם נגד גורמים זרים מבוססת על שלוש תכונות חשובות שלהם. תאים אלה יכולים:
א. לצאת מכלי הדם או לעזוב את מקומם ברקמה מסוימת, ולהגיע לרקמות שחדרו אליהן גורמים זרים. הם נדחקים ועוברים בין תאים ברקמות או בדפנות של כלי דם, על ידי שליחת שלוחות של התא, בדומה לתנועה של אמבה.
ב. להבחין בין תאים של הגוף עצמו, תאים עצמיים, לתאים זרים. הם מזהים חומרים הבולטים מקרומי התאים הזרים, השונים מחומרים הבולטים מתאי הגוף. הם מבחינים בין תא של "עצמי" לתא של "לא-עצם'" - תא זר.
ג. לחסל את הגורמים הזרים על ידי בליעתם בתהליך פגוציטוזה.
*168*
התגובה של קו ההגנה השני מתבטאת בתופעה המוכרת לכם בשם דלקת זיהומית תגובת הדלקת מתרחשת במקום חדירת הגורם הזר בלבד.
אולי תופתעו לדעת שהגורמים לתופעות הדלקת הם התאים של הגוף עצמו, אלה שנפגעו מהגורם הפולש. כאשר העור נפצע, התאים ההרוסים משחררים לדם חומרים הגורמים התרחבות של נימי דם באזור הפגיעה. פגוציטים יוצאים מכלי דם סמוכים, יוצרים מגע מהיר עם הגופים הזרים החודרים דרך הפצע, ובולעים אותם. מהנימים המורחבים דולפים נוזלים לסביבה, ונוזלים אלה גורמים נפיחות. לחץ הנוזלים המצטברים ברקמה הוא הגורם כאב. התרחבות נימי הדם גורמת גם אדמומית. וכך המקום הפגוע מתנפח, מתחמם, מאדים וכואב. מכלול התופעות האלה נקרא "דלקת". הדלקת מלווה לעתים בעקצוץ או בגירוד, שנגרם גם הוא מחומרים שמשתחררים מתאים הרוסים.
מקצת החומרים המשתחררים מתאים שנהרסו הם "חומרי אזעקה". הם מתפזרים בדם ומושכים פגוציטים רבים נוספים המגיעים לאזור הפגיעה.
הפגוציטים התוקפים את החיידקים או את המזהמים האחרים בולעים אותם בתהליך שנקרא פגוציטוזה - בליעה על ידי התא.
ראו איך מתרחשת פגוציטוזה באיור 6.2
(בספר איור, היעזר במנחה)
במקרים רבים החיידקים הפולשים משחררים חומרים הפוגעים בפגוציטים, ורבים מהם נהרסים ומתים במהלך הדלקת. אפשר לתאר את המתרחש ברקמה כמלחמה בין תאים. בתוך זמן קצר מצטברות כמויות ענק של שרידי תאים מתים, שאריות חיידקים מתים ופגוציטים מתים. כל שרידי התאים האלה והנוזל שדלף מנימי הדם, יוצרים יחד את החומר הנקרא מוגלה.
*169*
(בספר תרשים זרימה)
- העור נפצע. מהתאים ההרוסים מופרשים חומרים שונים. בהשפעתם: נימי דם ונימי לימפה מתרחבות - נוזל דולף מהנימים אל בין הרקמות, מופיעה נפיחות - לחץ המים על הרקמות גורם לכאב
- העור נפצע. מהתאים ההרוסים מופרשים חומרים שונים. בהשפעתם: נימי דם ונימי לימפה מתרחבות - נוזל דולף מהנימים אל בין הרקמות, מופיעה נפיחות - מהתאים ההרוסים והנוזלים שמצטברים נוצאת מוגלה: (1) תיתכן הפעלה של מערכת הגנה שלישית
(2) המקום מחלים
- העור נפצע. מהתאים ההרוסים מופרשים חומרים שונים. בהשפעתם: מופיעות תחושות עקצוץ או גירוד. האזור מתחמם. - העור מאדים
- העור נפצע. מהתאים ההרוסים מופרשים חומרים שונים. בהשפעתם: מגיעים פגוציטים התוקפים ובולעים את המזהמים – הפגוציטים והגורמים הזרים נהרסים – מהתאים ההרוסים והנוזלים שמצטברים נוצרת מוגלה - (1) תיתכן הפעלה של מערכת הגנה שלישית
(2) המקום מחלים
*170*
פגוציטים התגלו לראשונה במאה ה-19 הראשון שהבחין בבירור בפעילות הגנה של פגוציטים היה הזואולוג והפיזיולוג הרוסי איליה מצ'ניקוב (1854-1916).
בשנים 1882-1886 עסק מצ'ניקוב בחקר תהליכי ההתפתחות העוברית. בעת שעקב אחר התפתחות מערכת העיכול העוברית בכוכבי ים, החדיר ליצורים המתפתחים חלקיקים זעירים של נסורת וחומר צביעה אדום, כדי לעקוב אחר תגובת התאים העובריים לנוכחותם. אך בעת מעקבו אחר תאים אלו במיקרוסקופ, הבחין מצ'ניקוב בתאים אחרים, שלא השתייכו למערכת העיכול. תאים אלו תקפו הן את חלקיקי הנסורת והן את חלקיקי חומר הצבע, ובלעו אותם. מצ'ניקוב העניק לתאים הבולעניים האלה את השם "פגוציטים". בשנת 1908 זכה בפרס נובל על מחקריו החלוציים בפיזיולוגיה של בעלי חיים.
כוכבי הים נמנים עם קבוצה גדולה של יצורים ימיים שהופעתם קדמה במאות מיליוני שנים להופעתם של החולייתנים, שעמם נמנה האדם, על פני כדור הארץ. נוכחותם של פגוציטים בגופם של יצורים כה קדומים מעידה על כך שהגנה מפני גופים זרים היא תופעה מוקדמת מאוד באבולוציה של בעלי החיים. אין בזה שום הפתעה: השערה סבירה היא שקיומו של אמצעי הגנה מפני חדירה של גופים זרים מקנה לבעלי חיים יתרון הישרדותי ברור. משהופיע במהלך האבולוציה, שיפר האמצעי הזה את יכולת ההישרדות של בעלי חיים, ואין פלא שאנו מוצאים תאים בולעניים מסוג כלשהו בגופם של יצורים ממינים רבים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
אפידרמיס, תאים של התת עור, חיידקים וחלקיקים מזהמים, חומרי אזעקה דולפים מתאים מתים, תא לבן בלען, נים לימפה, נים דם, תאי דם אדומים.
מהו לדעתכם היתרון בפעולתו של קו ההגנה השני?
*170*
הפגוציטים אינם מבחינים בין חיידק לנגיף (וירוס), אבל הם מבחינים בין תאים של הגוף לבין תאים זרים, "לא-עצמי", או כל גורם זר החודר אליו. הם עושים זאת על ידי זיהוי של חומרים מיוחדים הבולטים מפני הקרומים של התאים.
כל חומר או תא זר שמעורר את קווי ההגנה השני והשלישי לתגובת הגנה, נקרא בשם כללי אנטיגן.
אנטיגנים יכולים להיות חיידקים, נגיפים, פטריות, וחומרים שונים המגיעים לגוף מבחוץ, ומעוררים תגובת הגנה של קווי ההגנה השני והשלישי. יש חומרים שהם אנטיגנים בגופם של אנשים מסוימים, אך אינם מעוררים תגובה אצל אחרים. כאלה הם למשל אבקה של פרחים מסוימים, ארס דבורים ועוד.
הפגוציטים מזהים חומרים כאנטיגנים לפי חלבונים שנמצאים בהרכבם. זיהוי של תאים זרים מסתמך על כך שבקרום התא של כל תא נמצאים חלבונים שחלקם בולטים מפני הקרום החוצה. אם התאים אינם משתייכים לגוף, הפגוציטים מזהים את החלבונים הבולטים מקרומי התא שלהם כאנטיגנים. האנטיגנים הם המסמנים את התא הזר כ"לא-עצמי". הפגוציטים תוקפים כל תא זר, משום שהם מזהים את החומרים הבולטים ממנו כלפי חוץ כאנטיגנים.
*171*
*171*
התגובות של קווי ההגנה הראשון והשני דומות זו לזו בדבר אחד: שני קווי ההגנה מגיבים באותו אופן לכל גורם זר המגיע לגוף. העור וכל אמצעי ההגנה החיצוניים אינם מבחינים כלל בין הגורמים הזרים השונים שמגיעים מבחוץ. הפגוציטים מזהים גורמים זרים לפי האנטיגנים הבולטים מהם. עם זאת, הם אינם מבדילים בין סוגים שונים של גורמים זרים, למשל בין חיידקים ממינים שונים או בין חיידקים לנגיפים או לפטריות. מהטעם הזה מכנים את צורת פעולתם תגובה לא ייחודית.
תגובה לא ייחודית היא תגובת הגנה כללית שמופעלת על ידי קווי ההגנה הראשון והשני, ואינה ייחודית לגורם הזר שעורר אותה.
הפגוציטים הם "עובדי הניקיון" של הגוף. פעילותם אינה מתמצה בתקיפת חיידקים במוקדי פציעה. הם נודדים בגוף ובולעים גם תאי רקמות שהזדקנו ומתו, תאים הסובלים מפגיעה כלשהי או תאים שגורם זר,כגון נגיף, חדר אליהם. כאשר פגוציט בולע חיידק או נגיף, האנטיגנים שזוהו כגורם זר מתבלטים מתוך קרום התא של הפגוציט. על כך אומרים שהפגוציטים מציגים את האנטיגן הזר שעורר אותם לפעולה. למי הם מציגים אותו?
*171*
מי שמזהים פגוציט המציג אנטיגן זר על קרום התא שלו, אלה התאים הפעילים במערכת החיסון. מערכת החיסון של הגוף מופעלת על ידי תאי דם לבנים שנקראים לימפוציטים בכל מיקרוליטר (אלפית המיליליטר) של דם יש כמה אלפי תאים לבנים. הרבה פחות מהאדומים, הנמנים במיליונים למיקרוליטר. מספרם נע בין 4,500-10,000 למיקרוליטר דם אצל אדם בוגר בריא.
הלימפוציטים נחלקים בין שתי קבוצות גדולות: לימפוציטים מסוג B, ולימפוציטים מסוג T נהוג לקרוא להם בקיצור תאי B ותאי T. כל קבוצה פועלת בדרך ייחודית נגד אנטיגנים זרים:
א. הלימפוציטים מסוג B יוצרים נוגדנים התוקפים אנטיגנים.
ב. הלימפוציטים מסוג T תוקפים תאים זרים שלמים.
תאי T נחלקים בין כמה קבוצות תאים, הנבדלות ביניהן באופן התפקוד שלהן בתגובה לתאים נושאי אנטיגנים, כפי שתראו בהמשך.
בניגוד לפגוציטים המבחינים בין עצמי ללא-עצמי, אך אינם מבחינים בין סוגים שונים של גורמים זרים, הלימפוציטים משני הסוגים מצוידים באמצעי זיהוי המאפשרים להם להבחין בין אנטיגנים זרים שונים ובין תאים זרים שונים.
*172*
תגובתם של הלימפוציטים מכל הסוגים היא ייחודית לכל אנטיגן, לכן תגובתה של מערכת החיסון נקראת תגובה ייחודית.
בכל תגובה חיסונית נגד גורם זר, תאי T ותאי B פועלים במשותף. עם זאת, לא בכל חדירה של אנטיגן מופעלות שתי דרכי התגובה באותה מידה. תאי B מייצרים נוגדנים, ונוגדנים יעילים במיוחד נגד אנטיגנים שנמצאים בנוזלי הגוף, כגון חיידקים, רעלים ונגיפים שטרם חדרו לתאי הגוף. חשוב לדעת שכל הנוגדנים הם חלבונים, וכמו כל חלבון, הם מורכבים מחומצות אמיניות. במילים אחרות, בתגובה לכניסת אנטיגן זר תאי B מתנהגים כמפעלים לייצור חלבונים. תאי T יעילים בעיקר נגד תאי גוף שהותקפו על ידי נגיפים ונגד תאים סרטניים. התגובה שמפעילים לימפוציטים מסוג B נקראת תגובה הומורלית. המלה "הומור" כאן אינה במשמעות המוכרת לכם. Humor פירושו נוזל בלטינית. הנוגדנים הנוצרים על ידי תאי B הם מסיסים בדם ופועלים נגד אנטיגנים המצויים בנוזלי הגוף.
מכאן - תגובה הומורלית היא תגובה המתרחשת בנוזל. או בקיצור: תגובת הנוזל.
מה הקשר של נוזל להומור
המלה Humor היא גם המקור למושג חוש הומור המוכר לנו. אדם בעל חוש הומור הוא אדם שיש בו לחלוחית, אדם שמסוגל לראות את המגוחך במצבים שונים.
התגובה שמפעילים לימפוציטים מסוג T המכוונת כלפי תאים שלמים, נקראת תגובה תאית. זו תגובה של תאים שלמים, התוקפים תאים שלמים.
מהלך של תגובה חיסונית מלאה מתרחש בשלושה שלבים:
א. שלב הזיהוי. שלב זה מופעל על ידי התאים הפגוציטים שפעלו בקו ההגנה השני. לאחר שפגוציט בולע אנטיגן, חומרים שבלטו מהאנטיגן ואפשרו את הזיהוי שלו, מתבלטים על קרום תא הפגוציט הבולע. תא דם לבן, לימפוציט מסוג T- עוזר, מזהה פגוציטים כאלה ונקשר אליהם. הלימפוצי ט מסוג T- עוזר מזהה את הפגוציט הבולע באמצעות קולטן שנמצא על קרום התא שלו. הקולטן מתאים במבנהו המרחבי לאנטיגן, והוא המאפשר את הזיהוי (ראו את התהליך באיור 6.5).
ב. שלב ההתארגנות. בתגובה לקשירה לקולטן, הלימפוציט מסוג T- עוזר מפריש חומרים שמעודדים התרבות של לימפוציטים מסוג B ולימפוציטים מסוג T ממשפחה נוספת: T-הורגים. הם מכונים גם תאי הרג. גם תאי T-הורגים מצוידים בקולטנים המתאימים במבנה המרחבי לאנטיגן. כל התאים החדשים, תאי B ותאי T שהתרבו בהשפעת הלימפוציט T-עוזר, נושאים קולטנים ייחודיים לאותו אנטיגן שעורר את התגובה מלכתחילה.
ג. שלב הפעולה. בשלב זה מתבטאים שני סוגי התגובה: ההומורלית והתאית, בהתאם לזהות האנטיגן שחדר לגוף.
1. תגובה הומורלית: תאי B מייצרים חלבונים שנקראים נוגדנים ומפרישים אותם החוצה. הנוגדנים נקשרים לאנטיגנים (בדרך כלל אנטיגנים חופשיים המסתובבים בנוזלי הגוף) ומביאים לחיסולם.
2. תגובה תאית: תאי T תוקפים תאי גוף נגועים באנטיגן ומחסלים אותם.
למה טוב לאכול מרק כשחולים
מה מקובל לתת למי ש"תפס וירוס", והוא מצונן, מנוזל ומרגיש זוועה? הרבה לפני שנולדו תרופות ההקלה למיניהן, ידע כל אחד שהטיפול המומלץ למצונן המסכן הוא מרק עוף (בתנאי שאינו צמחוני, כמובן). "תרופת סבתא"? נכון, אך כדאי שתדעו שלא מעט טיפולים המקלים על חולים נובעים משנים רבות של צפייה וניסיון מצטבר. בשפתם של המדענים קוראים לזה "תצפיות". רק חשבו: מרק עוף שהתבשל זמן רב הוא למעשה תמיסה עשירה במיוחד של חלבונים, שלאחר העיכול יניבו ריכוז עצום של חומצות אמיניות. ואלה יגיעו לדם ומשם לתאים.
והרי זה בדיוק חומר הגלם שהלימפוציטים המתרבים זקוקים לו. ותאי B יצרני הנוגדנים זקוקים לו כפליים: כדי להתרבות, וכדי לייצר נוגדנים. בקצרה, מרק עוף הוא מקור עשיר לחומר הגלם החשוב ביותר להתרבות הלימפוציטים ולייצור מוגבר של נוגדנים. כאשר המחלה אינה מחלה מסוכנת, אפשר להניח את המלאכה לתאי B ולתאי T, ודי אם נספק להם מקור עשיר לחלבונים הדרושים להם. ונקודה למחשבה: בפעם הבאה שבה מישהו מספר לכם על מזון או על תוסף כלשהו שהוא "מחזק את מערכת החיסון", כדאי שתשאלו: איך בדיוק? האם הוא מעודד התרבות לימפוציטים? ייצור נוגדנים? תנועתיות של פגוציטים? למערכת החיסון אין שרירים. "לחזק" אותה זו אמירה כללית מדי, שאינה מסבירה מה עושה התוסף. במקרים רבים מדובר בניסיון למכור מוצר בתואנת שווא. הכושר של המערכת להגיב לאנטיגנים תלוי בקצב התרבות הלימפוציטים מקבוצות T ו-B ובקצב ייצור הנוגדנים על ידי תאי B. ככל הידוע למדע היום, אין משמעות אחרת ל"חיזוק מערכת החיסון".
*173*
(בספר שני איורים, היעזר במנחה)
- לימפוציט מסוג B מזהה אנטיגן באמצעות קולטנים על קרום התא
- לימפוציט מסוג T מזהה תא הנושא סימנים למפגש עם אנטיגן
בקישור הבא באתר של רכס תמצאו סרטון המראה תא T תוקף תא אחר הנגוע באנטיגן זר. הסרטון מלווה בקריינות באנגלית. שימו לב למה שקורה לתא המותקף, שהוא התא הגדול יותר, בצד ימין בחלק התחתון של המסך
*174*
*174*
יש אנשים שנולדים עם מערכת חיסון פגומה, שמתקשה בייצורם של נוגדנים ותאים פעילים בתגובה חיסונית. במקרים נדירים נולדים תינוקות שמערכת החיסון שלהם אינה מתפקדת כלל. למצב כזה קוראים כשל חיסוני מולד. זו פגיעה נדירה, והיא חושפת את האדם לזיהומים בלתי פוסקים. מקצת התינוקות הנולדים עם כשל חיסוני, אינם מצליחים לשרוד. בחלק מהמקרים, אפשר להציל תינוקות כאלה בעזרת טיפולים משולבים של מתן נוגדנים בעירוי ומתן תרופות אנטיביוטיות נגד חיידקים, וכמובן, תוך שמירה על סביבה סטרילית (כלומר נקייה החיידקים והנגיפים) ככל האפשר.
יש גם כשל חיסוני שאינו מולד, אלא מתפתח אצל אדם בעקבות מחלה. מצב כזה נקרא כשל חיסוני נרכש.
זה כעשר שנים יש טיפול לילדים שנולדים עם כשל חיסוני. כשל חיסוני מולד נובע מחסר או מפגם בגן שנמצא בתאי הגזע המייצרים תאי דם לבנים. מי שתאי הגזע במח העצם שלו חסרים את הגן הדרוש, נולד עם תאי דם לבנים שאינם מסוגלים להגיב בתגובה חיסונית. בטיפול, מוציאים מהמטופל תאי גזע ממח העצם, ומשתילים בהם גן תקין. אחר כך מחזירים את התאים הנושאים גנים תקינים, למח העצם של המטופל. תאי הגזע מתרבים במח העצם, ומעמידים תאים לבנים עם כושר להגיב בתגובה חיסונית.
החלת האיידס או בשמה המלא, מחלת כשל חיסוני נרכש, היא תוצאה של הדבקה בנגיף ששמו HIV. הנגיף חודר לתאי T-עוזרים, מתרבה בתוכם, וממית אותם. מהכל לימפוציט מסוג T שנהרס על ידי הנגיף, יוצאים נגיפים חדשים רבים, התוקפים תאי T נוספים.
1. לפני שפותחו תרופות המעכבות את התרבות הנגיף ואת השפעתו על תאי T, היו חולי איידס מתים ממחלות זיהומיות שונות, בעיקר מדלקת ריאות, אך גם משפעת, ממחלות שגורמות פטריות זעירות ועוד. הסבירו מדוע.
השם "איידס" הוא קיצור שמה של המחלה באנגלית: AIDS - Acquired Immune Deficiency Syndrome. Acquired - פירושו - נרכש.
2. מדוע המחלה נקראת מחלת כשל חיסוני נרכש?
אנשים שנדבקים בנגיף HIV נקראים נשאים. הרפואה כיום יודעת למנוע את כניסתם של הנגיפים ללימפוציטים T. בכך נמנע מהם להתרבות, שכן נגיפים יכולים להתרבות אך ורק בתוך תאים חיים. כל עוד האדם שנדבק בנגיף מקפיד לקחת את התרופות, הוא אינו חולה במחלה, ויכול לחיות חיים רגילים. התרופות אינן ממיתות את הנגיף, והוא נשאר רדום בגוף במספרים קטנים מאוד. החוקרים ממשיכים לחפש אמצעים להמית את נגיף האיידס, אך המשימה קשה ועדיין לא הושלמה.
*175*
היכנסו לקישור באתר של רכס. קראו את עמוד המידע על דרכי ההדבקה באיידס, וענו על השאלות הבאות:
1. האם אפשר להידבק באיידס כאשר מטפלים באדם החולה במחלה? הסבירו את תשובתכם.
2. מה לדעתכם הסיבה לכך שהחוק אינו מתיר לפטר נשא איידס ממקום עבודתו?
@ היכנסו לאתר של רכס. קראו את תיאור התגלית של אדוארד ג'נר ואת תיאור מחקריו של לואי פסטר. אם אתם נתקלים בפרטים שאינם ברורים, או יש לכם שאלות במהלך הקריאה, כתבו אותן. באתר תמצאו גם משימה נלווית לקטע הקריאה.
*175*
נכיר את התכונות המיוחדות של מערכת החיסון שלנו. תכונות אלה הן:
ייחודיות, רבגוניות, זיכרון חיסוני
הנוגדנים ותאי T הנוצרים בתגובה לאנטיגן הם ייחודיים לאנטיגן שעורר את יצירתם. פירוש הדבר, שהם יתקיפו רק אנטיגנים מהסוג שעורר את ייצורם, ותאים הנושאים את האנטיגנים האלה.
מערכת החיסון מסוגלת לפעול נגד מגוון עצום של חומרים, נגד חומרים שמקורם בטבע וגם נגד חומרים מלאכותיים. בגוף נמצאים מיליונים של לימפוציטים שנבדלים ביניהם בסוגי הקולטנים שהם נושאים. מגוון הקולטנים השונים הוא עצום, וכל סוג קולטן נמצא רק בקבוצה קטנה יחסית של לימפוציטים. קבוצת לימפוציטים בעלי קולטנים זהים נקראת שבט, ויש בה תאי T ותאי B. כאשר אנטיגן חודר לגוף, הוא מזוהה רק על ידי שבט הלימפוציטים הנושאים קולטנים שמזהים אותו. לימפוציטים אלה מתרבים במהירות רבה.
מפלאי גוף האדם הרבגוניות של מערכת החיסון ממש מפליאה.
חשבו רגע מה זה אומר על המתרחש בגופכם. אתם נולדים עם לימפוציטים שיש להם קולטנים לחומרים שמעולם לא היו בגופכם, ואולי גם לעולם לא יגיעו אליו. למשל, יש לכם קולטנים למגוון גדול של נגיפים. כאשר נגיף כלשהו השכיח בסביבה מגיע לתוך גופכם, שבט של לימפוציטים מזהה אותו ותוקף אותו ביצירת נוגדנים ייחודיים נגדו. נולדתם עם שבט הלימפוציטים הזה, והדבר המדהים הוא, שהשבט הזה יישאר בגופכם גם אם הנגיף המסוים הזה לא יחדור אליו. כמוהו גם כל שאר שבטי הלימפוציטים בגוף.
המשמעות של תופעה זו היא, שבמרוצת האבולוציה הכושר של גנים להכתיב ייצור של לימפוציטים עם מגוון עצום של קולטנים, תרם תרומה ענקית להישרדות של בעלי חיים. אם זה מעניין אתכם, תוכלו ללמוד את ההסבר הגנטי לתופעה הזו.
*176*
חדירת אנטיגן מעוררת גם ייצור תאי זיכרון הייחודיים לו. תאי הזיכרון גם הם לימפוציטים. במקרה של פלישה חוזרת של אותו אנטיגן, תאי הזיכרון פועלים מיד ובעוצמה חזקה יותר, ומונעים ממנו מלגרום נזק לגוף. המחשה של התופעה אתם יכולים לראות באיור 6.6.
(בספר גרף, היעזר במנחה)
א- הזרקה ראשונה של אנטיגן A. ב- הזרקה שניה של אנטיגן A. ג- הזרקה של אנטיגן B.
עיינו בגרפים באיור 6.6, וענו על הסעיפים הבאים:
א. כמה ימים עוברים עד שהנוגדנים מגיעים לרמת שיא בדם לאחר ההזרקה הראשונה, שהיא החשיפה הראשונה לאנטיגן A?
ב. אנטיגן A הוא בעל כושר התרבות מהיר והשפעה חזקה במיוחד. מתי הגוף נתון לסיכון הגבוה ביותר מצדו?
ג. באיזה חלק בגרף מתבטא הזיכרון החיסוני שנוצר עקב החשיפה לאנטיגן A?
ד. איזה חלק של הגרף העיד על כך שהנוגדנים לאנטיגן A הם ייחודיים לו?
הסבירו.
ה. לפי הגרף, האם הנוגדנים נשארים בגוף לאורך זמן?
*177*
*177*
לאחר התגובה החיסונית שחביאה לחיסול האנטיגן שחדר לגוף, נשארים בגוף תאי זיכרון מסוג B ו-T. הם נמנים עם אותו שבט שפעל נגד האנטיגן מלכתחילה, ומצוידים בקולטן המתאים לאותו אנטיגן שחדר לגוף בפעם הראשונה. תאי הזיכרון נשארים בגוף לאורך זמן, ומשמרים את הזיכרון החיסוני של אותו אנטיגן.
אם אותו אנטיגן ישוב ויחדור לגוף, יתרבו תאי הזיכרון במהירות, יגיבו מהר ובעוצמה חזקה יותר בהשוואה לתגובה בפעם הראשונה, וימנעו את התרבות האנטיגן בגוף. עקב כך תימנע התפתחות מחלה. בכך מתבטא הזיכרון החיסוני. תגובת מערכת החיסון לחדירה הראשונה של האנטיגן נקראת תגובה ראשונית. תגובת מערכת החיסון לכל חדירה נוספת של האנטיגן נקראת תגובה שניונית.
1. הסתכלו באיור 6.6. היכן בגרף רואים תגובה שניונית?
2. איך תגדירו את התגובה לאנטיגן B - ראשונית או שניונית?
*177*
סיפורי הגילוי ההיסטורי של החיסונים המתועדים הראשונים בהיסטוריה נמצאים באתר של רכס (ראו משימה 2 בעמוד 175), ואתם מוזמנים לקרוא אותם שם.
כאן נציג אותם בקצרה.
במזרח הרחוק היה ידוע כבר במאה העשירית (ואולי אף קודם) מהצטברות של תצפיות, שאפשר להציל ילדים ממוות במחלה קשה, אבעבועות שחורות, אם על ידי שריטה בזרוע מחדירים להם מעט נוזל שנלקח מאבעבועות של חולים. ההצלחה היתה חלקית, רבים מהילדים חלו ומתו, אבל לאורך שנים התברר שהסיכויים של יותר ממחצית מהילדים לא להיפגע במחלה, או להחלים אם נדבקו בה, גדלים בעקבות הפעולה המוזרה הזאת, שאיש לא ידע להסביר אותה. במאה ה-18 הצליח רופא בריטי ששמו אדוארד ג'נר (1749-1823) לחסן אנשים מפני אותה מחלה. ג'נר לא השתמש בנוזל מאבעבועות של חולים אלא מאבעבועות של בקר. פרות סבלו ממחלת אבעבועות דומה, אך קלה יותר ולא קטלנית. האנשים שג'נר הדביק בנוזל מאבעבועות של פרות חלו במחלה קלה, ונותרו מחוסנים לתמיד מאבעבועות שחורות. עם זאת, ג'נר לא יכול היה לספק הסבר להצלחתו.
*178*
מאחר שג'נר לא היה מסוגל לתת הסבר להצלחת החיסון שלו, רבים חששו ממנו והתנגדו לו. הם היו בטוחים כי עם הנוזל מאבעבועות הבקר, תעביר להם הזריקה תכונות "פרתיות". אפשר למצוא ביטוי ליחס של הציבור לחיסון של ג'נר בקריקטורות שהתפרסמו בזמנו. ראו בקישור אחת מהן, שהתפרסמה בשנת 1802:
במונחים של תורת החיסון:
א. מה החדיר ג'נר לגופם של האנשים כאשר הזריק להם נוזל האבעבועות של בקר?
ב. אילו תהליכים התעוררו בגופם בעקבות הפעולה הזאת?
קראו עוד על אדוארד ג'נר ועל תגליתו פורצת הדרך שנעשתה ברפתות באנגליה, באתר של רכס.
המדען הצרפתי לואי פסטר (1822-1895) היה הראשון שמצא דרך לחסן חיות משק ואנשים מפני מחלות באופן שיטתי. החיסון הראשון שהכין היה נגד מחלה שפוגעת בעופות משק ובחיות משק, מחלת הגחלת. זו מחלה שנגרמת על ידי חיידקים, שזוהו עוד בזמנו של פסטר. פסטר עמד על האפשרות להשתמש בגורמי מחלה מוחלשים כאמצעי חיסון. בניגוד לג'נר, היה לו הסבר למתרחש: החיידקים גורמי המחלה, שנחלשו בגלל ששמו במצע מזון ישן או עקב חימום, הם שעוררו בגוף בעל החיים או אצל האדם את הכושר להתחסן מפני פגיעה קשה יותר של אותה מחלה. פסטר היה אחד משני מדענים פורצי דרך (השני היה חוקר גרמני בשם רוברט קוך), שהצליחו לבודד חיידקים מתוך בעל חיים חולה, ולקשר בין נוכחותם לבין המחלה. השיטה אפשרה לו להכין חיידקים מוחלשים על ידי חימום, ולהשתמש בהם כחומר מחסן.
במונחים של תורת החיסון, איזו תגובה התעוררה אצל אנשים שקיבלו בהזרקה את גורם המחלה המוחלש בשיטה של פסטר?
@ הפנייה לאתר קראו עוד על לואי פסטר באתר של רכס.
במעבדה נמצאות שתי קבוצות עכברים. לעכברים מאחת הקבוצות הוזרקו חיידקים מוחלשים, הגורמים לדלקת ריאות, שהיא מחלה קטלנית לעכברים. הסטודנט המבולבל שכח להדביק מדבקה לכלוב של העכברים שחוסנו. הציעו ניסוי שיסייע לו לזהות איזו משתי הקבוצות כבר קיבלה את החיסון. זכרו שאינכם רוצים להמית את העכברים הלא החוסנים!
תארו את מהלך הניסוי, והוסיפו איור מתאים המראה את התוצאות הצפויות.
*179*
כיום ידוע כי מרכיבים של תא החיידק, המזוהים כאנטיגנים על ידי לימפוציטים, נמצאים במעטפת החיצונית של התא. לכן אפשר להכין חומר לחיסון מהמעטפת או מחלקים ממנה. יש חיידקים המפרישים רעלנים, כלומר חומרים רעילים הגורמים לתסמיני המחלה. בהתאם לכך, בחלק מהחיסונים משתמשים ברעלן שעבר שינוי כימי המבטל את הרעילות שלו, ומותיר רק את הזהות שלו כאנטיגן. כך מחסנים, למשל, מפני צפדת (טטנוס). פסטר קרא לתערובות החיסון שהכין בשם Vaccine. מקורו של השם במלה הלטינית Vacca, שפירושה פרה. בכך הונצחה התרומה של אדוארד ג'נר, שפרות היו המקור לחומר החיסון שלו בעברית, תערובת החומרים המכילה את האנטיגנים המעוררים תגובת חיסון נקראת תרכיב.
החיסון נקרא "פעיל"כי החשיפה לאנטיגן מעוררת את מערכת החיסון לפעילות של יצירת נוגדנים.
חיסון סביל הוא חיסון שבמהלכו האדם מקבל נוגדנים שנוצרו בגופו של בעל חיים אחר. יש מקרים שבהם אין ברירה, וחייבים להזריק לאדם נוגדנים ייחודיים נגד אנטיגן המסכן את חייו. חיסון כזה נעשה לעתים נדירות, למשל בעקבות הכשת נחש ארסי. ארס נחשים הוא רעלן חריף וקטלני, ופעילותו בגוף מהירה ביותר. אמנם הוא מזוהה כאנטיגן, כמו חומרים זרים אחרים הנכנסים לגוף, אך מהירות פעולתו עולה פי כמה על קצב ייצור הנוגדנים. לכן חיסון פעיל אינו יכול להועיל לאדם שהוכש. הדרך היחידה להציל אדם שהוכש על ידי נחש היא באמצעות הזרקת נוגדנים מוכנים, ייחודיים לאותו ארס, המנטרלים אותו מיד. חיסון סביל משמש, לצד חיסון פעיל, גם במקרים של נשיכה על ידי חיה חולת כלבת. האדם שננשך מקבל מנה של נוגדנים מוכנים נגד נגיף הכלבת, ולאחר מכן הוא מקבל כמה מחזורים של הזרקת נגיף מוחלש, כדי לאפשר למערכת החיסון שלו ליצור נוגדנים בעצמה.
פסטר מצא דרך לחסן מפני כלבת. להכנת החיסון הוא השתמש בחומר שנלקח מרקמת המוח של כלבים שמתו במחלה, ועבר חימום. עם זאת, פסטר לא הצליח לבודד את גורם המחלה כפי שעשה במחלות אחרות, משום שמחולל הכלבת הוא נגיף. הוא ניסה במשך שנים לאתר את הגורם ברקמות ממוחם של כלבים שמתו במחלה, אך נכשל בכך. נגיפים זוהו לראשונה רק כ-30 שנה לאחר מותו, בשנות ה-20 של המאה ה-20.
האם בחיסון סביל נוצר זיכרון חיסוני? הסבירו.
איך מכינים נוגדנים לארס נחשים, לכלבת או למחלות קטלניות במיוחד? תוכלו לצפות בתהליך באתר של רכס.
*180*
התגליות של לואי פסטר, שאפשרו לחסן באופן שיטתי בעלי חיים ובני אדם מפני מחלות מסוכנות, פתחו עידן חדש בחיי האנושות. משנות ה-20 של המאה ה-20 התברר שאפשר להציל חיים של תינוקות, פעוטות וילדים, ולהאריך את תוחלת החיים הודות לחיסונים סדירים לכמה מהמחלות הקשות ביותר שהיו נפוצות עד אז בכל העולם.
בישראל נהוג כיום לחסן בחיסון פעיל מפני מספר מחלות שכולן מסוכנות, בעיקר לתינוקות. חלק מהחיסונים נועד למנוע מחלות קשות גם בגילים מבוגרים יותר.
לפניכם תקציר של תוכנית החיסונים של משרד הבריאות, הניתנים לתינוקות ולילדים בישראל. החיסונים 1-3 ניתנים במרבית המדינות בעולם. חיסונים 4 ו-5 ניתנים במדינות שונות לפי החלטת משרדי הבריאות בהן:
1. חיסון "מחומש". בחיסון זה נכללים תרכיבים נגד חמש מחלות: קרמת (דיפתריה), טטנוס, שעלת, דלקת קרום המוח חיידקית, שיתוק ילדים.
2. חיסון "מרובע". בחיסון זה נכללים תרכיבים נגד ארבע מחלות: חצבת, חזרת, אדמת ואבעבועות רוח.
3. חיסון נגד דלקת כבד נגיפית מטיפוס B, בחודש החיים הראשון. ובהמשך גם חיסון נגד דלקת כבד נגיפית מטיפוס A.
4. חיסון נגד חיידקים מקבוצת פנאומוקוקים הפוגעים בדרכי הנשימה.
5. חיסון נגד נגיף רוטה הפוגע במעיים, בעיקר אצל תינוקות.
בחרו באחת המחלות הנכללות בתוכנית החיסונים של משרד הבריאות בישראל.
חפשו מידע על המחלה עצמה באתרים ברשת. קראו עליה, ועם על השאלות הבאות:
1. מהי המחלה? במה מתבטאת הפגיעה שלה בחולה?
2. האם המחלה מסכנת את חיי החולים?
3. האם המחלה מלווה בסימנים נוספים? אם כן, מה הם?
*181*
היכנסו לקישור באתר של רכס למידע על חיסונים בישראל.
HYPERLINK "https://tinyurl.com/bioreches" https://tinyurl.com/bioreches
1. בתפריט שבצד ימין בחרו בנושא גרפים - תחלואה בישראל. ייפתח חלון ובו שמות של מחלות הנכללות בתוכנית החיסונים בישראל, וגרפים המתארים את השפעת החיסונים עליהן. בחרו באחת המחלות כרצונכם (אך לא בהפטיטיס B, שכן יעילות החיסון נגדה מושפעת מגורמים מורכבים שלא נדון בהם כאן).
2. היכנסו לגרף המראה את השפעת החיסון על מידת התחלואה במחלה שבחרתם.
3. מה היה מספר החולים במחלה בשלוש השנים שקדמו לתחילת החיסון נגדה?
4. באיזו שנה רואים את שיא ההשפעה של החיסון?
5. אם בחרתם באדמת: בשנים 1973-1980 חיסנו רק את הבנות מפני המחלה. קראו על מחלת האדמת, והסבירו מה היתה הסיבה לכך.
@ הפנייה לאתר
היכנסו לקישור באתר של רכס. קראו את הידיעה שהתפרסמה בעיתון "הארץ" ב-13 באוגוסט 2015, וענו על השאלות.
וענו על השאלות.
HYPERLINK "https://tinyurl.com/bioreches" https://tinyurl.com/bioreches
1. אילו ראיות יש במאמר, המעידות על יעילות החיסון מפני נגיף הפוליו? ציינו שתי ראיות.
2. במאמר נאמר "עם זאת, גם אם טוענים שאין יותר חולי פוליו באפריקה, היבשת תוכרז באופן רשמי כנקייה מהנגיף רק בעוד שנתיים. ארגון הבריאות העולמי דורש שיחלפו שלוש שנים ללא הידבקות לפני שיכריז על מיגור המחלה,..." מדוע ארגון הבריאות העולמי לא ממהר להכריז שיבשת אפריקה נקייה מנגיף הפוליו?
חיסונים בהקשר הסביבתי
בשנת 2013 התבקשו ההורים לכל הילדים עד גיל שש שלא חוסנו מפני פוליו, להביא את הילדים למרפאות כדי שיקבלו את החיסון. קראו בהפנייה של משימת האתגר על מבצע החיסון שנעשה באותה שנה ומבצע ההסברה שהתלווה אליו.
*182*
שפעת היא מחלה שהגורם לה הוא נגיף מקבוצת Influenza. לנגיפים מהקבוצה הזו יש תכונה אחת שמקשה עלינו, בני האדם, להתחסן מפניהם. אלה נגיפים שהחומר התורשתי שלהם הוא רנ"א (RNA) ולא דנ"א (DNA) כמו ברוב רובם של האורגניזמים עלי אדמות. לרנ"א של נגיפי השפעת יש נטייה לעבור שינויים גנטיים, מוטציות, בתדירות גבוהה במיוחד. מוטציות כאלה משנות את מבנה המעטפת של הנגיף, ועל כן גם את אפשרות הזיהוי שלו כאנטיגן. חיסונים מפני נגיפים מבוססים על שימוש במעטפות שלהם כגורם המזהה אותם בפני הלימפוציטים. אם מעטפת הנגיף משתנה בתדירות גבוהה, תאי הזיכרון שנוצרו בעקבות חיסון קודם אינם יכולים לזהות את הנגיפים לאחר השינוי. לכן בכל שנה מכינים חיסונים חדשים, המבוססים על מעטפות הנגיפים שנעשו שכיחים לאחר המוטציה האחרונה. זה גם ההסבר לכך שחיסונים אלה אינם יעילים באותה מידה כמו חיסוני השגרה, ויעילותם נמוכה יותר. בשיאה מגיעה היעילות ל-85%. עם זאת, אנשים בקבוצות סיכון, תינוקות, קשישים, חולי לב ואנשים הסובלים ממחלות כרוניות שונות, מוטב שיתחסנו על אף היעילות הלא מושלמת, כי המחלה עצמה עלולה לסכן את חייהם. הדבר נכון גם לאנשים שיודעים מניסיונם כי מחלת השפעת עוברת עליהם בצורה קשה, מלווה בחום גבוה, בכאבים ובחולשה קיצונית. במרבית המקרים החיסון מונע את המחלה בצורתה הקשה.
מסוף שנות ה-20 של המאה ה-20 (בישראל משנות ה-30) החיסונים הם אמצעי המניעה היעיל ביותר להגנה על האוכלוסייה מפני כמה מהמחלות הקטלניות שגרמו לתמותה רבה, בעיקר של תינוקות וילדים קטנים. למעשה, יעילותם כה גדולה, עד כי רוב הישראלים שנולדו מאז שנות ה-70 של המאה ה-20 כבר אינם מכירים את המחלות שהם מחוסנים מפניהן. כל מי שמשתעל שיעול חזק מהרגיל במשך יום-יומיים, אומר שיש לו "שעלת". רק רופאים מומחים לזיהומים חיידקיים או היסטוריונים של הרפואה מכירים את הסכנות הנלוות לשעלת אמיתית, שגורם חיידק ששמו Pertussis. המחלות המסוכנות, שלפני שנות ה-20 היו ממיתות תינוק אחד מכל חמישה או מכל שמונה (במדינות שונות), לכאורה כבר אינן חלק מהמציאות שלם. ובכל זאת, ממשיכים לחסן מפניהן. יש לכך סיבות טובות.
החיסונים שניתנים זה עשרות שנים לכולם הם חיסונים פעילים. פירוש הדבר, שהם מכילים את גורמי המחלות במצב מוחלש. החיידקים או הנגיפים המוחלשים שנמצאים בדם ובנוזלי הגוף של כולנו, מגיעים עם הפרשות הגוף, דרך צנרת הביוב, לקרקע. המשמעות היא שגורמי מחלות מוחלשים הפכו למעשה לחלק מהסביבה שלנו. אין בכך כל רע, שהרי כולנו מחוסנים מפניהם. המגע המתמיד עם הסביבה שבה הם נמצאים יכול אפילו להגביר את יעילות החיסון שלנו. חשבו על המושגים תגובה שניונית, זיכרון חיסוני, ותבינו מדוע.
נוסף על כך, התרבות גורמי מחלות מוחלשים בסביבה מקטינה את השכיחות של הגורמים הפעילים שעלולים להימצא בה. הבעיה היא שלפעמים חיידקים או נגיפים מוחלשים יכולים לעבור שינוי גנטי מקרי, שיחזיר להם את הכושר לחולל מחלה. אנשים שלא חוסנו מפני המחלה, ויידבקו באקראי בגורם מחלה פעיל שנמצא בסביבה הטבעית, נמצאים בסכנה לחלות בה. האחריות למניעת מצבים כאלה מוטלת למעשה על כולם. מי שאינם מתחסנים בכוונה תחילה, מסתמכים על כך שרוב האחרים מחוסנים. הם מתייחסים לשאר האוכלוסייה כאל "חומת מגן" שלכאורה אמורה להגן גם עליהם, בלי שהם עצמם ישתתפו ביצירת סביבה בטוחה.
*183*
אדם שלא חוסן, נדבק באקראי בגורם מחלה פעיל וחלה, מסכן לא רק את עצמו. הוא מסכן גם אנשים בסביבתו שמערכת החיסון שלהם חלשה בשל סיבות שונות: תינוקות קטנים, זקנים, אנשים שעברו השתלת איברים ומערכת החיסון שלהם מדוכאת (קראו על כך בהמשך), אנשים שחלו במחלה מסוימת המחלישה את מערכת החיסון. כל אלה עלולים להיפגע ממי שחלה במחלה מידבקת מסוכנת, משום שלא היה מחוסן מפניה.
*183*
ראיתם שכושר ההבחנה של מערכת החיסון שלנו רחב מאוד: כל מה שאיננו מוכר כחלק מהגוף, מזוהה כזר ומותקף. ברור מדוע כושר ההבחנה הזה חיוני לקיומו של היצור החי, אך הרפואה המודרנית יצרה מצבים שבהם כושר ההבחנה הזה הופך לגורם מפריע.
כאשר משתילים איבר מגופו של אדם בגופו של אדם אחר, מערכת החיסון של מקבל השתל מזהה את התאים של האיבר המושתל כאנטיגנים זרים, שאינם חלק מעצמי. המערכת פועלת נגד האיבר המושתל, בעיקר על ידי ייצור של תאי T. תחילה תאי T-עוזרים ובעקבותיהם תאי T-הורגים. הם תוקפים את האיבר המושתל והורסים את התאים. על כך אומרים שהשתל נדחה.
כדי למנוע את המצב הזה, משתדלים למצוא איבר להשתלה מאדם הקרוב קרבה משפחתית למקבל השתל. האנטיגנים שנמצאים בקרומי התאים שלנו, נוצרים לפי הוראות שנמצאות בגנים. קרבה משפחתית בין תורם השתל למקבל מבטיחה שתהיה מידה מסוימת של דמיון בין האנטיגנים של שניהם. הדמיון גדל ככל שהקרבה רבה יותר. הדמיון הגדול ביותר בין הגנים של בני אדם קיים אצל תאומים זהים. גם בין הורים לילדים יש דמיון רב, ובמידה פחותה בין אחים-אחיות. לא כל הורה יכול לתרום איבר לכל אחד מילדיו, וגם בין אחים ואחיות לא תמיד יש התאמה המאפשרת תרומה.
הבעיה אינה רק מידת ההתאמה. הרי לא בכל מקרה אפשר להוציא איבר מגופו של אדם לצורך השתלה, גם אם הוא קרוב מאוד לאדם הזקוק לשתל.
אילו איברים יכול לתרום אדם חי?
*184*
כאשר אדם זקוק להשתלת לב, אין ברירה אלא להיעזר בתרומה מנפטר, בהסכמת משפחתו כמובן. במקרה כזה הסיכויים לדמיון באנטיגנים של המושתל ושל התורם הם נמוכים ביותר. כדי למנוע דחייה של השתל, נותנים למקבל השתל תרופות מיוחדות המדכאות את פעילות מערכת החיסון שלו.
תרופות כאלה חושפות את המטופל לסכנה מתמדת של זיהומים. אנשים שעברו השתלת איבר אכן נזקקים לתרופות במשך כל חייהם. כל זיהום מחייב אותם להזדקק לאנטיביוטיקה, והם נחשבים לאוכלוסייה בסיכון תמידי. ובכל זאת, כאשר הבחירה היא בין חיים עם לב, עם כליה או עם ריאה מושתלים ועם תרופות מרובות, לבין אובדן החיים, הבחירה ברורה.
על השתלות: היסטוריה, התאמה ועוד
מי שמתעניין בנושא ורוצה לדעת עליו עוד, מוזמן להיכנס לקישורים המתאימים באתר של רכס
*184*
עירוי דם הוא הצורה השכיחה ביותר של השתלת רקמה. בניגוד להשתלות איברים, זו השתלה פשוטה, הנעשית דרך שגרה לאנשים רבים. עם זאת, גם בעירוי דם, כמו בכל השתלה, חייבת להיות התאמה בין דם התורם לדם המקבל. לשניהם חייב להיות אותו סוג דם.
סוג הדם נקבע לפי תרכובות מסוימות שנמצאות על הקרום של תאי הדם האדומים. התרכובות האלה הן מולקולות של סוכר מסוים, הקשורות לחלבון שנמצא בקרום התא של כל תאי הדם האדומים.
יש שתי תרכובות כאלה. הן נקראות בקיצור A ו-B. השמות הכימיים שלהן ארוכים הרבה יותר. אנחנו נתעלם מהם כאן.
כל האנשים בעולם (מלבד מיעוט נדיר ביותר שנמצא במקום מסוים בהודו), נחלקים בין ארבע קבוצות, בהתאם לנוכחות התרכובות האלה על תאי הדם האדומים שלהם. ואלה הקבוצות:
בעלי סוג דם A - תאי הדם האדומים שלהם נושאים את התרכובת A.
בעלי סוג דם B - תאי הדם האדומים שלהם נושאים את התרכובת B.
בעלי סוג דם AB - תאי הדם האדומים שלהם נושאים את שתי התרכובות A ו-B.
בעלי סוג דם O - על תאי הדם האדומים שלהם לא נמצאת תרכובת A ולא תרכובת B.
האות O מציינת את המספר 0.
ואיך זה קשור לעירוי דם?
*185*
שתי התרכובות A ו-B הן אנטיגנים. כזכור לכם, אנטיגן הוא חומר המעורר תגובה חיסונית כאשר הוא מזוהה בגוף כזר, כ"לא-עצמי". בגוף אדם שסוג הדם שלו A, התרכובת B היא אנטיגן זר. לאדם זה יש נוגדנים נגד B.
בגוף אדם שסוג הדם שלו B, התרכובת A היא אנטיגן זר. לאדם זה יש נוגדנים נגד A.
אם ניתן לאדם בעל סוג דם A עירוי של דם מבעל סוג דם B, הנוגדנים בדמו של מקבל העירוי יתקפו את תאי הדם האדומים שנכנסו לדם בעירוי. הנוגדנים האלה, נקרא להם בקיצור אנטי-B, גורמים לתאי הדם שנתרכזו בעירוי, להידבק לגושים גדולים שחוסמים את זרימת הדם בכלי הדם הקטנים. לפעולת ההדבקה הזו של תאי דם זרים, קוראים הצמתה.
הנוגדנים אנטי-B מצמיתים את תאי הדם האדומים נושאי האנטיגן B, שהיו בעירוי.
הצמתה תהיה גם במקרה ההפוך כאשר לתורם יש סוג דם B, ולמקבל סוג דם A.
ומה עם AB ו-O?
בדמו של אדם בעל סוג דם AB אין נוגדנים, לא ל-A ולא ל-B.
(בספר איור, היעזר במנחה)
אנטיגן A, אנטיגן B, נוגדן אנטי A, נוגדן אנטי B
*186*
האם אדם בעל סוג דם A יכול לתרום דם לאדם שסוג דמו AB? מדוע?
בדמו של אדם בעל סוג דם O יש נוגדנים נגד שני האנטיגנים, אנטי- A וגם אנטי-B.
האם אדם בעל סוג דם A יכול לתרום דם לאדם שסוג דמו O? מדוע?
ראו באיור 6.8 את האפשרויות של אנשים עם סוגי הדם השונים לתרום דם ולקבל דם מבעלי סוגי דם אחרים.
סוג הדם של המקבל:/ סוג הדם של התורם: | A | B | AB | O |
A | + | - | - | + |
B | - | + | - | + |
AB | + | + | + | + |
O | - | - | - | + |
א. האם אדם בעל סוג דם O יכול לקבל תרומת דם מאדם שסוג דמו A? מדוע?
ב. האם אדם שסוג דמו AB יכול לקבל תרומת דם מבעל סוג דם B? נמקו את תשובתכם.
ג. אילו נוגדנים יש בדם של אדם בעל סוג דם O?
*187*
חשוב להדגיש כי להימצאותם או להיעדרם של האנטיגנים האלה על קרומי התאים אין כל חשיבות לתפקודם של תאי הדם האדומים ולבריאות הגוף. במילים אחרות, אמירות כגון "סוג דם טוב", או "סוג דם לא טוב" הן חסרות שחר. כל תאי הדם האדומים מתפקדים באופן זהה בהובלת חמצן בגוף, בלי קשר לאנטיגנים A ו-B, הנמצאים או לא נמצאים על קרומיהם.
אולי שמעתם שאנשים נוהגים לומר על סוג הדם שלהם, "יש לי A+" או "יש לי B-". מה הקשר של "פלוס" ושל "מינוס" ל-A או ל-B?
התשובה היא שאין קשר. הכינוי "+" והכינוי "-" מתייחסים לסוג דם נוסף, שאינו קשור לאנטיגנים A ו-B.
אנטיגן נוסף שעשוי להימצא על קרום התא של תאי דם אדומים הוא חלבון שנקרא Rh. מקובל לכנות אותו גם גורם Rh. אנשים שיש להם Rh על התאים האדומים הם בעלי סוג דם Rh+. אלה שהחלבון הזה לא נמצא אצלם, הם בעלי סוג דם Rh-. אין שום קשר בין גורם Rh לבין החומרים A ו-B המגדירים את קבוצות הדם AB, B, A ו-O.
מי שאין לו Rh, עשוי לייצר נוגדנים נגד אנטיגן Rh בעקבות עירוי דם מאדם שהוא Rh+ בקבלה של עירוי דם יחיד כזה אין סכנת חיים. עם זאת, הנוגדנים נשארים בדם המקבל, ואם במקרה יקבל בעתיד עירוי דם נוסף עם Rh+ הנוגדנים בדמו יצמיתו את תאי הדם שהתקבלו בעירוי, והאדם יהיה בסכנת חיים. משום כך מקפידים בעת מתן עירוי על התאמה לא רק בסוגי הדם מקבוצת ABO, אלא גם על התאמה בסוג ה-Rh. בהנחיות שנותנים רופאים לפני עירוי דם נהוג לומר בקיצור: B+ או AB- בהתאם לסוג דמו של מקבל הטיפול.
*188*
לעתים קורה שאשה הרה שסוג הדם שלה הוא Rh- נושאת עובר שירש את הגורם Rh מאביו, לכן סוג הדם שלו הוא Rh+ אם מדובר בהריון ראשון, אין בכך שום סיכון. הדם של האשה ההרה אינו במגע עם דם העובר. אולם בעת הלידה, כאשר חבל הטבור נחתך, נוצר מגע בין דם האם לדם היילוד. עקב המגע מערכת החיסון של האם מתחילה לייצר נוגדנים נגד Rh.
אם גם בהריון הבא יהיה העובר בעל סוג דם Rh+ בעת הלידה הוא נמצא בסיכון. נוגדנים מדם האם עלולים לגרום הצמתה של תאי הדם האדומים שלו. בעבר היו מצבים כאלה מסתיימים במות היילוד. לאחר שהתופעה נחקרה, ניסו בתחילה להציל את היילודים על ידי החלפה מהירה של כל הדם בגופם מיד לאחר הלידה. הדבר חייב כמובן הכנת כמות גדולה של דם לעירוי, מסוג דם זהה לזה של היילוד. אך גם שיטה זו כבר שייכת להיסטוריה. בסוף שנות ה-60 של המאה ה-20 נוסתה לראשונה תרופה פשוטה לטיפול במצב. אשה שסוג דמה Rh- והעובר שנשאה ברחמה היה בעל סוג דם Rh+ קיבלה הזרקה של חומר המונע ייצור נוגדנים נגד Rh, ובכך נפתרה הבעיה. התרופה שנקראת (Anti-D (Rh נמצאת בשימוש רחב מאז שנות ה-90 של המאה ה-20.
הרפואה המודרנית פיתחה למעננו השתלות איברים ועירוי דם כאמצעי טיפול המצילים את חייהם של אנשים רבים, שבעבר לא הייתה דרך להציל אותם. אבל השיטות החדשות האלה חשפו את עוצמתה האמיתית של מערכת החיסון. הכושר שלה להגיב נגד אנטיגנים זרים גם אם אין בהם סיכון, מעורר תהייה. לכאורה, איזו סכנה יכולה להיות בכליה או באונה של ריאה שמשתילים מאדם אחד לאדם אחר? התשובה היא שככל הנראה עצם הזרות די בה כדי לצלצל ב"פעמון אזעקה" בגוף, ולהזעיק לימפוציטים שיתגייסו לקרב בפולש. אבל מדוע?
האם נוכחות של גורם זר עשויה לאיים על ההומאוסטזיס? איך?
השאלה פתוחה. אתם מממנים לקרוא עוד ואולי גם לחקור אותה בעתיד.
*189*
*189*
הכרתם את מערכת ההגנה של גופנו, הבנויה השלושה קווי הגנה.
- בקו ההגנה הראשון נמצאים העור וההפרשות המגנות עליו: זיעה וחלב, ואמצעי הגנה בפתחי הגוף הכוללים רוק, דמעות, ריסים ורקמות ריריות. גם הסביבה החומצית של הקיבה משתייכת לקו ההגנה הראשון.
- בקו ההגנה השני נכללים הפגוציטים (או מקרופאגים), שהם התאים הבולעניים שנמצאים ברקמות ובדם.
- דלקת היא תגובה לפגיעה על ידי גורם זר שחדר את קו ההגנה הראשון. חומרים שמשתחררים מתאים שנהרסו במקום הפגיעה, הם הגורמים את תופעות הדלקת: חום במקום הפגיעה, אדמומית, התנפחות וכאב, ולעתים גם גירוי או עקצוץ. פגוציטים מגיעים למקום הפגיעה, תוקפים את הגורם הזר ומחסלים אותו.
- שני קווי ההגנה הראשונים מספקים הגנה לא ייחודית מפני גורמים זרים, ומונעים כניסה שלהם לסביבה הפנימית ביעילות רבה.
- קו ההגנה השלישי הוא מערכת החיסון. התאים הפעילים במערכת החיסון הם תאי דם לבנים הקבוצה שנקראת לימפוציטים.
- הפגוציטים והתאים של מערכת החיסון מבחינים בין עצמי ל-לא-עצמי על ידי זיהוי של אנטיגנים זרים.
- אנטיגן הוא כל גוף או חוסר זר שעם כניסתו לגוף הוא מעורר תגובה חיסונית. פגוציטים תוקפים כל אנטיגן באשר הוא, בתגובה לא ייחודית.
- התגובה של הערכת החיסון לאנטיגנים היא ייחודית. הלימפוציטים הפעילים בתגובת החיסון מבחינים בין אנטיגנים שונים, ומגיבים באופן ייחודי נגד כל אנטיגן.
- שלבי התגובה של מערכת החיסון כוללים זיהוי האנטיגן, התארגנות ופעולה. בשלב ההתארגנות מתרבים לימפוציטים מטיפוס B ומטיפוס T בעלי קולטנים ייחודיים לזיהוי האנטיגן הפולש.
- בשלב הפעולה לימפוציטים B מייצרים נוגדנים המזהים את האנטיגן שעורר את התגובה החיסונית. התגובה של תאי-B נקראת תגובה הומורלית, או תגובת הנוזל.
- לימפוציטים T תוקפים במישרין תאים זרים, או תאים של הגוף שהגורם הזר חדר לתוכם, והם מציגים חלקים של האנטיגן הזר על קרומי התא שלהם. התגובה של תאי T נקראת תגובה תאית.
- מאפייני התגובה החיסונית הם ייחודיות, רבגוניות וזיכרון.
- תאי זיכרון שנוצרים בתגובה ראשונית, לאחר חשיפה ראשונה לאנטיגן, נשארים בגוף לאורך זמן. הם מאפשרים לגוף להגיב בתגובה שניונית לאותו אנטיגן, אם הוא חודר לגוף פעם נוספת.
*190*
- אפשר לחסן אנשים מפני מחלות מסוכנות על ידי החדרה של גורם מחלה מוחלש או מומת. בדרך זו יוצרים אצל המחוסן חיסון פעיל שנשמר בגופו לאורך שנים.
- במצבים של סיכון מיידי ממחלה או פגיעה מסכנת חיים, מזריקים לאדם נוגדנים מוכנים נגד האנטיגן המסכן אותו. שיטה זו נקראת חיסון סביל. חיסון סביל אינו מקנה לאדם זיכרון חיסוני, משום שלא התרבו בו לימפוציטים מסוג T המייצרים תאי זיכרון.
- בכל העולם נהוג לחסן תינוקות וילדים בחיסון פעיל מפני מחלות קשות שבעבר היו מסכנות חיים. הנוהג הזה הביא לכך שכמה מהמחלות הקטלניות ביותר שסיכנו את חיי האנשים בעבר, כמעט אינן מוכרות כיום. עם זאת, המשך החיסון חשוב, משום שגורמי המחלות ממשיכים להתקיים בסביבה.
- השתלות איברים מצילות חיים, אבל הן מחייבות לדכא את תגובת מערכת החיסון, כדי שלא תדחה את האיבר הזר.
- עירוי דם הוא השתלת רקמה, שביצועה פשוט יחסית. עם זאת, גם בעירוי דם, כמו בכל השתלה, חייבת להיות התאמה בין תורם הדם לבין המקבל. ההתאמה הנדרשת היא בסוג הדם.
- סוגי הדם במערכת ABO הם ביטוי לנוכחות או להיעדר של תרכובות מסוימות, שנקראות A ו-B, על קרומי התא של תאי הדם האדומים. יש ארבעה סוגי דם כאלה: AB, B, A ו-O.
- הגורם Rh שנמצא גם הוא בקרומי התא של התאים האדומים, מחלק את בני האדם לשתי קבוצות דם: בעלי Rh שנקראים Rh+, ואלה שאין להם Rh וסוג הדם שלהם הוא Rh-.
*191*
1. מדוע מכנים את העור ואת פתחי הגוף "קו הגנה ראשון"? במה מתבטאת החשיבות הגדולה של קו ההגנה הזה?
2. ילד נדקר ממסמר שהזדקר תקרש שהיה מונח על האדמה. הילד לא קיבל מעולם חיסון נגד טטנוס. מה תעשה הרופאה כדי למנוע מהילד מלחלות בטטנוס, שהיא מחלה קטלנית?
א. תיתן לו זריקה של חיסון פעיל.
ב. תיתן לו זריקה של חיסון סביל.
ג. תזריק לו זריקת דחף המחדשת את הזיכרון החיסוני.
ד. תזריק לו רעלן מוחלש של חיידק הטטנוס.
3. בתגובת דלקת, התאים הזרים שחדרו לגוף נבלעים ומומתים על ידי פגוציטים. מדוע נקראת התגובה הזו "תגובה לא ייחודית"?
4. סמנו את המשפטים הנכונים ותקנו את השגויים:
א. לימפוציטים מסוג B מגנים על הגוף רק מפני חיידקים.
ב. תאי זיכרון נוצרים בגוף רק אחרי תגובה שניונית.
ג. לימפוציטים מסוג T מגיבים נגד תאים שלמים, אך לא נגד אנטיגנים המומסים בפלזמת הדם.
ד. נוגדנים נוצרים על ידי לימפוציטים מסוג B בתגובה לכניסה של אנטיגן לתוך הגוף.
ה. תגובה הומורלית היא תגובה של הריגת תאים שלמים על ידי תאים הורגים מסוג T.
ו. כאשר מחסנים אדם בחיסון סביל, יישארו בגופו נוגדנים לאורך זמן.
5. בעבר, מחלת הדיפתריה היתה פוגעת בשכיחות גבוהה יחסית בתינוקות ובילדים קטנים, ובמחצית המקרים הייתה מסתיימת במות החולה. לאחר שהחלו לחסן מפניה, פחתו מקרי המחלה כמעט עד לאפס. כיום אפשר לרפא דיפתריה, במקרים הנדירים שבהם היא מופיעה, על ידי מתן אנטיביוטיקה. האם נובע מכך שאפשר להפסיק לחסן תינוקות מפני המחלה? נמקו את תשובתכם.
6. אדם קיבל חיסון פעיל נגד מחלה. מה נמצא בדמו שנה לאחר מתן החיסון?
א. תאי זיכרון
ב. נוגדנים ותאי הרג
ג. תאים בולעניים ייחודיים
ד. נוגדנים ותאי זיכרון
*192*
7. אדם נדבק בנגיף הפוגע במערכת העיכול. בחרו במשפטים המתארים את המתרחש לאחר חדירת הנגיף, וסדרו אותם בסדר הנכון.
א. פגוציטים מזהים את הנגיף כלא-עצמי ובולעים אותו.
ב. תאי זיכרון מזהים אותו כאנטיגן זר, מתרבים ומייצרים נוגדנים נגדו.
ג. תאי הרג ומקפים פגוציטים שבלעו את הנגיף והורסים אותם.
ד. פגוציטים שבלעו את הנגיף מציגים חלקים מהמעטפת שלו על קרומי התא שלהם.
ה. תאי עזר מזהים פגוציטים שבלעו את הנגיף, ומאותתים לתאי הרג.
ו. תאי הרג מזהים אותו כאנטיגן זר, מתרבים ומייצרים נוגדנים נגדו.
*193*
*193*
מאפיין מרכזי של יצורים חיים הוא היכולת לקלוט מידע מהסביבה החיצונית וסהסביבה הפנימית, לעבד אותו ולהגיב לו. הפרקים בחטיבה זו עוסקים בשתי המערכות בגופנו, המשתתפות בקליטת המידע ובתגובה לו: מערכת העצבים ומערכת ההורמונים. אולם רק מערכת העצבים מסוגלת לעבד את המידע הנקלט, והיא גם משמשת מרכז בקרה ראשי המפקח על הפעולות של כל שאר מערכות הגוף. נתחיל אם כן בהיכרות עם מערכת העצבים.
במערכת העצבים מתקבל מידע מגוון ממקורות שונים. מגע, חום, אור, ריח, קול, טעם, צבע ולחץ - כל אלה הם גירויים חיצוניים. הם נקלטים באיברי חוש או בתאי חישה הרגישים להם. הידע המתקבל מהסביבה הפנימית נקלט גם הוא בתאי חישה. מידע פנימי עשוי להיות שינוי בריכוז גזים, בריכוז גלוקוז או בריכוז של חומרים אחרים המומסים בדם, טמפרטורת הדם, לחץ הדם על דופנות כלי הדם ועוד. שינויים כאלה הם גירויים פנימיים, והם נקלטים בתאים של מערכת העצבים, המותאמים לחוש בהם.
איברי החוש ותאי החישה הרגישים לגירויים חיצונים ופנימיים, מעבירים כולם את המידע שקלטו אל מרכזים במערכת העצבים. המערכת מעבדת את המידע, ומוציאה הוראות הגורמות למערכות הגוף לבצע פעולות שונות בתגובה למידע שנקלט. כל הפעולות נעשות בתיאום.מלא, כפי שתראו בהמשך.
א. מה הקשר בין תאים בדופנות כלי הדם, שרגישים לרמת הגז פחמן דו- חמצני בדם, לבין שמירה על ההומאוסטזיס?
ב. איזו מערכת גוף צפויה להגיב במקרה שתאים כאלה יחושו בעלייה ברמת הגז פחמן דו-חמצני בדם?
ג. במה תתבטא התגובה שלה?
*194*
מערכת העצבים מגיבה כך לשינויים שיכולים לערער את יציבות הסביבה הפנימית. כשטמפרטורת הסביבה יורדת, אנו מגיבים בשינוי התנהגותי: לבישה של בגד חם או חיפוש מחסה. במקביל, מערכת ההובלה שלנו מקבלת הוראה ממערכת העצבים, ומגיבה בצמצום אובדן חום מפני השטח, על ידי סגירה של עורקיקים המובילים דם לעור (האדם מחוויר, ולעתים אפשר לראות שהשפתיים שלו מכחילות). מערכת העצבים מעבירה הוראות גם לשרירים שמגיבים ברעידה. רעד השרירים הוא אמצעי חימום נוסף.
הקשר בין שינויים בסביבה החיצונית ובסביבה הפנימית, לבין התגובות למידע שמתקבל, מתואר באיור 7.1.
(בספר תרשים זרימה, היעזר במנחה)
גירויים
קליטה והעברת מידע
פעולה/תגובה
- (גירויים) מידע פנימי: לחץ הנוזל בכלי הדם,ריכוז CO[2] בדם וכו' - (קליטה והעברת מידע) ריכוזים של תאי חישה פנימיים - (עיבוד ושקלול המידע) מערכת העצבים - המוח ומוח השדרה - (העברת הוראות להפעלת תגובות) תאי עצב תנועתיים - (פעולה/ תגובה) תגובות פנימיות: שינוי בדופק, כיווץ/ הרחבה של כלי דם, הפרשת הורמונים, הפרשת זיעה וכו'
- (גירויים) מידע חיצוני: אור, ריח, קולות וכו' - (קליטה והעברת מידע) איברי חוש חיצוניים ותאי חישה - (עיבוד ושקלול המידע) מערכת העצבים - המוח ומוח השדרה - (העברת הוראות להפעלת תגובות) תאי עצב תנועתיים - (פעולה/ תגובה) תגובות התנהגותיות: תנועות הגוף כולו, הנעת זרועות, רגלים, שרירי הפנים וכו'
*195*
קליטת מידע מהסביבה החיצונית והפנימית היא אם כן תנאי הכרחי לעצם קיומם של החיים, ומערכת העצבים היא האמצעי המאפשר לגוף לקלוט את המידע, לעבד אותו ולהגיב לו בדרכים מתאימות.
מדוע חשוב כל כך לקלוט מידע מהסביבה הפנימית והחיצונית ללא הפסק?
בתשובתכם, תנו דוגמאות למצבים העלולים להתרחש אם המידע לא ייקלט.
*195*
התבוננו באיור 7.2, המתאר את חלקי מערכת העצבים בגוף.
(בספר איור, היעזר במנחה)
מערכת העצבים המרכזית: מוח הגולגולת, מוח השדרה
מערכת העצבים ההיקפית
*196*
מערכת העצבים המרכזית כוללת את מוח הגולגולת ואת מוח השדרה. בשפת יומיום מקובל לכנות את מוח השדרה בשם "חוט השדרה". אנחנו נשתמש כאן בשמו המדעי, משום שחשוב לזכור שהוא מוח. מדי פעם נזכיר גם את הכינוי חוט השדרה.
מערכת העצבים ההיקפית כוללת את כל תאי העצב והשלוחות שלהם, שנמצאים בכל הגוף, מחוץ למערכת המרכזית (רגע של עברית: השם הנכון הוא עצב (עין וצדי מנוקדים בקמץ), לא עצב (עין וצדי בסגול) - מלה שהפירוש שלה אחר לגמרי...).
בין שתי המערכות מתקיימים יחסי גומלין רצופים, ללא הפסק. המערכת ההיקפית קולטת מידע מהסביבה הפנימית והחיצונית, ומעבירה את כל המידע למערכת המרכזית. במערכת המרכזית נעשה עיבוד של המידע שנקלט, ויוצאות ממנה פקודות העוברות למערכת ההיקפית.
נזכיר כאן רק שתי דוגמאות המוכרות לכם.
כך, בפרק הרביעי למדתם שזרימת הדם לאיברי הגוף השונים תלויה במידת הפעילות של האיברים ובעיקר במידת המאמץ של השרירים. מערכת העצבים המרכזית היא הגורם הראשי המווסת זרימה של דם לשרירים, למערכות העיכול וההפרשה ולעור.
בפרק השלישי למדתם כי האוורור הריאתי תלוי ברמת הפחמן הדו-חמצני בדם.השינויים בעוצמת האוורור כפופים לפקודות ממערכת העצבים המרכזית. מעבר לפעילות הבסיסית של מערכות הגוף, מערכת העצבים המרכזית אחראית לכל הפעולות המאפשרות לאדם להתאים את התנהגותו לתנאי הסביבה, כמו לבישת בגד חם בקור, שתיית מים או משקה אחר בתגובה לצמא, וחיפוש מחסה בגשם.
כמה מערכות גוף פועלות בעת שאתם לומדים בישיבה או ברביצה על ספה? ציינו לפחות ארבע מערכות שנמצאות בפעולה בזמן הלימוד.
העובדה שכל המערכות האלה פועלות יחד, וכל אחת מהן מתפקדת באופן תקין, היא הסימן הטוב ביותר לכך שמערכת העצבים מקפידה על התיאום בין כולן!
ולסיום, היכולת לחייך בתגובה לתחושות נעימות, לקשר בין-אישי רצוי - גם היא נמצאת במערכת העצבים המרכזית שלנו.
*197*
תאי העצב, הנקראים גם נוירונים, הם היחידות הפועלות בכל חלקי מערכת העצבים. מספרם בגוף עצום. במוח יש מעט פחות מ-100 מיליארד נוירונים, ועוד כעשרה מיליארד נמצאים במערכת ההיקפית.
ראו תא עצב לדוגמה באיור 7.3
(בספר איור, היעזר במנחה)
לכל תא עצב יש גוף תא, שבו נמצאים גרעין התא והאברונים. מגוף התא יוצאת רשת מסועפת של שלוחות, שנראות כמו ענפים של עץ. הן נקראות דנדריטים. מצדו האחר של גוף התא יוצאת שלוחה אחת ארוכה יותר, שנקראת אקסון. האקסון מסתעף בקצהו לכמה בליטות דקות מאוד.
המבנה הזה הוא כללי. לא כל תאי העצב בגוף נראים בדיוק כמו התא שבאיור. אך לכל תאי העצב יש אותם חלקים: גוף תא, דנדריטים ואקסון. לכל אחד מחלקי התא יש תפקודים קבועים.
הדנדריטים קולטים מידע בצורת גירויים. חלקם קולט גירויים מהסביבה, כגון שינוי טמפרטורה או לחץ מכני. דנדריטים אחרים קולטים גירויים שמועברים אליהם מתאי עצב שכנים. המידע שנקלט בדנדריטים עובר אל גוף התא. בגוף התא מתרחש עיבוד של המידע שנקלט. בעקבות העיבוד, יוצאת פקודה מגוף התא, העוברת באקסון. הפקודה נקראת דחף עצבי.
האקסון מוביל את הפקודה, או את הדחף העצבי, מגוף התא, ומעביר אותה הלאה. אקסונים מעבירים דחפים מתאי עצב אל תאי מטרה משני סוגים: א. לתא עצב אחר בקרבתם. ב. לתא שמבצע פעולה לפי הפקודה העצבית שהתקבלה בו.
האומנם, 100 מיליארד? איך נדמיין מספר כזה?
עד לפני שנים מעטות היה המספר 100 מיליארד מקובל כעובדה מבוססת. ואולם, מתברר שמקורו של מספר זה אינו ברור. במחקר חדשני שערכה החוקרת הברזילאית סוזנה הרקולנו-האוסל, שבו נבדק בשיטה מדויקת מספר התאים במוחות של נפטרים שתרמו את מוחם למדע, נמצא שהמספר נמוך מעט מכפי שחשבו, ומסתכם ב-86 מיליארד. עם זאת, ברוב הספרים והמאמרים עדיין מזכירים את המספר העגול: 100 מיליארד, אולי מפני שהוא מסעיר את הדמיון. בעולם יש היום כשמונה מיליארד בני אדם. אילו היו לנו 100 מיליארד תאי עצב, פירוש הדבר שבמוח של כל אחד מאיתנו היו פי 12.5 יותר תאים, מכפי שיש אנשים בעולם. אבל גם 86 מיליארד זה לא מעט: יותר מפי עשרה ממספר בני האדם בעולם. ננסה להסתפק בזה.
*198*
ישנם שני סוגים של תאים מבצעים: תאי שריר ותאי בלוטה. כאשר פקודה שעוברת באקסון מגיעה אל תא שריר, היא גורמת לו להתכווץ. כאשר פקודה עצבית מגיעה מאקסון אל תא בלוטה, היא גורמת לו להפריש הורמון כלשהו, שתא הבלוטה מייצר.
מקצהו של האקסון מתפצלות כמה שלוחות דקות, שכל אחת מהן מסתיימת בבליטה. כל בליטה כזו יכולה להעביר מידע לתא מטרה אחר.
ציירו ציור או שרטוט המדגים את זרימת הדחף העצבי מהדנדריט דרך גוף התא אל האקסון ומשם לשני תאים מבצעים.
ההתאמה של מבנה הנוירון לתפקודו. הדנדריטים היוצאים מגוף התא מאפשרים קליטה של גירויים מכיוונים רבים, המגיעים כולם אל גוף התא, שבו מתרכז המידע. האקסון מאפשר העברת גירויים לתאי מטרה רבים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
חשוב להבין ששרירים ובלוטות בגוף אינם מקבלים פקודות עצביות מתאי עצב יחידים. התיאור כאן מדבר על תאים בודדים, אבל במציאות, כל שריר הבנוי מאלפי תאי שריר מקבל פקודות ממספר גדול של תאי עצב. עדיין לא הכרתם בלוטות להפרשה פנימית, תכירו אותן בפרק השמיני, אך גם הן בנויות מתאים רבים. כל בלוטה מפרישה את התוצרים שלה בתגובה לפקודה עצבית המתקבלת מנוירונים רבים, או בתגובה לשינויים שחלים בסביבה הפנימית, ונדון בהם בהמשך.
*199*
כל הנוירונים (תאי העצב) שבגוף מתחלקים לשלוש קבוצות גדולות:
- נוירונים הקולטים מידע בצורת גירויים. הם נקראים תאים תחושתיים או תאי חישה.
- נוירונים המעבירים פקודות הפעלה. הם נקראים תאים תנועתיים או תאים מוטוריים.
- נוירונים המקשרים בין תאי חישה לתאים תנועתיים, וביניהם לבין המוח. הם נקראים תאי ביניים.
מידע מהסביבה החיצונית נקלט בתאים תחושתיים שנמצאים בעור ובאיברי החוש שלנו. בעור יש לנו תאים רגישים למגע, ללחץ מכני, לחום ולכאב. התאים הרגישים למגע מדווחים לנו לא רק על עצם הנגיעה במשהו, אלא גם על המרקם - חלק, מחוספס, רך, קשה וכו'.
מידע מהסביבה הפנימית נקלט בנוירונים תחושתיים שנמצאים בדפנות של כלי הדם או בין תאי השריר שלנו. תאים בדופנות כלי הדם מדווחים, למשל, על רמת החומציות בדם. רמת החומציות מעידה על ריכוז הגז פחמן דו-חמצני בפלזמת הדם. המידע שהם קולטים עובר דרך נוירונים אחרים, תאי ביניים, ומגיע למרכז בקרת הנשימה שנמצא בגזע המוח (ראו פרק שלישי וגם בהמשך פרק זה). תאים אחרים מדווחים על הלחץ שמפעיל נוזל הדם על דופנות כלי הדם, ויש תאים הרגישים לשינויים בטמפרטורה של הדם. כל המידע הזה חיוני, כידוע לכם, לשמירה על ההומאוסטזיס.
חוש שיווי משקל קולט מידע על מצב הגוף ביחס לכוח הכובד
תאים תחושתיים מיוחדים המצויים באוזניים קולטים גירוי שבדרך כלל איננו מודעים לו: מצבו של הגוף ביחס לכיוון כוח הכובד. תאים אלה רגישים למצב הגוף על חלקיו השונים ביחס לכוח המשיכה של כדור הארץ, והודות להם אנו מרגישים אם הגוף שלנו ניצב, כפוף, נוטה בזווית כלשהי כלפי הקרקע או מקביל לקרקע.
*199*
ריכוזים גדולים במיוחד של נוירונים תחושתיים נמצאים באיברי החוש שלנו: העין, האוזן, הלשון, האף. לחוש המישוש אין איבר מיוחד. תאי חישה למגע נמצאים בעור,אך ריכוזים גבוהים שלהם נמצאים בקצות האצבעות ובשפתיים. העין נחשבת לאיבר החוש העיקרי של האדם,משום שאת רוב המידע הסביבתי אנו מקבלים מחוש הראייה. הנוירונים הרגישים לקרינת אור נמצאים בצד הפנימי של העין, ברקמה שנקראת רשתית.
*200*
איך תסבירו את הרגישות הרבה למגע שיש לעיוורים בקצות אצבעותיהם? אם אדם מאבד חוש אחד, למשל ראייה, חושים אחרים שלו, במקרה של העיוור אלה חוש הריח, חוש השמיעה וחוש המישוש, מתחזקים מאוד. התופעה הזו מספרת משהו מעניין על המוח. המוח שאינו מקבל גירויים מהעיניים, קולט בחדות מוגברת את הגירויים המתקבלים מאיברי החושים הפעילים. האזורים במוח שאחראים לקליטת המידע לומדים לזהות גירויים אלה ברגישות גדולה במיוחד. מי ששכללה את השימוש בחוש המישוש והביאה אותו לשיא שלא ייאמן, הייתה אשה אמריקאית ששמה הלן קלר. היא נולדה בריאה, אולם כשהייתה כמעט בת שנתיים, חלתה במחלה שבעקבותיה נותרה עיוורת וחירשת. כילדה קטנה הייתה למעשה מנותקת מהעולם. בעזרתה של מורה מיוחדת, אן סאליבן, למדה קלר "לקרוא" אותיות ומילים על ידי מגע אצבע בכף היד שלה והגיעה להישגים מדהימים על ידי שימוש בחוש היחיד הזה. קראו עליה בוויקיפדיה. קורה שחלקי המוח האחראים לקליטת גירויים פועלים "טוב מדי". יש אנשים שאצלם חוש אחד או יותר מחודד יתר על המידה.
אנשים כאלה קולטים גירויים ברגישות מוגזמת. הם סובלים מעודף מידע חושי, דבר שיכול להיות מטרד. רגישות יתר לרעש, לאור או לצבעים מסנוורים יכולה להפריע מאוד למי שסובל ממנה.
(בספר איור, היעזר במנחה)
קרנית, קשתית, אישון, עדשה, הגוף הזגוגי, רשתית: תאים רגישים לאור, עצב הראיה
וכך הנוירונים החישתיים של העין משתתפים בתהליך הראייה:
1. קרינת אור חודרת לעין דרך הקרנית, העדשה והגוף הזגוגי. כל אלה מרכזים את הקרניים הנכנסות, וגורמים להן לפגוע ברשתית.
2. ברשתית נמצאים תאי חישה הקולטים את הקרינה. קרינת האור היא הגירוי או המידע החזותי שמתקבל מהסביבה.
3. הגירוי עובר מתאי הרשתית לאקסונים שלהם. כל האקסונים היוצאים מתאי החישה מתלכדים לחבילה אחת גדולה - זהו עצב הראייה.
4. מכל עין יוצא עצב ראייה שמגיע למרכז במוח. המידע שעובר בו נקלט על ידי תאי ביניים במוח, שמעבדים אותו. רק לאחר העיבוד במוח, מתקבלת תמונה - המראה שאנחנו רואים.
אם המידע החזותי שנקלט במוח מחייב תגובה, תאי ביניים אחרים יעבירו פקודות, דחפים עצביים, לנוירונים תנועתיים. למשל, אם המידע הוא: חיה מסוכנת מתקרבת אלי, הפקודה תהיה מן הסתם להפעיל את שרירי הרגליים ולברוח... למזלנו, בדרך כלל אנו מקבלים מידע חזותי מפחיד הרבה פחות. למשל, שאלה שמופיעה במצגת, וצריך להפעיל את הידים הכותבות או המקלידות כדי להשיב עליה.
@ הפנייה לאתר היכנסו לערכים "אף" ו"אוזן" בוויקיפדיה וענו:
א. היכן באוזן נמצאים תאי החישה שלנו הרגישים לקולות?
ב. היכן באף נמצאים תאי החישה שלנו הרגישים לריחות?
*201*
*201*
נחזור לתהליך של מעבר מידע בתאי עצב, ונלמד אותו לעומק.
גירוי שנקלט בדנדריטים מעורר בהם מעבר מהיר של אות חשמלי, המגיע אל גוף התא. כאמור, בגוף התא מתרחש עיבוד של המידע, ובעקבות העיבוד גוף התא עשוי להעביר מידע דרך האקסון. המידע העובר באקסון מתקדם בצורת אות חשמלי.
מונח: "אות" בהקשר שלנו הוא מלה נרדפת ל"סימן". הוא נגזר מהפועל "לאותת". התאים מסמנים או מאותתים זה לזה.
שימו לב: יש רווח בין קצה האקסון לבין תא המטרה שאליו מועבר המידע מהאקסון. כשהאות החשמלי מגיע לקצה האקסון, הוא מעורר שינוי כימי מסוים במרווח שבין קצה האקסון לבין תא המטרה המקבל את המסר. המעבר במרווח בין התאים נעשה בצורת אות כימי. יש דוגמאות מעטות למעבר אות חשמלי בין תאי עצב. לא נעסוק בהן כאן.
מידע עובר לאורך אקסון של תא עצב בצורת אות חשמלי. מידע העובר בין תא עצב לתא אחר, עובר בדרך כלל בצורת אות כימי.
אות חשמלי יכול להיות זרם חשמלי שמופיע ונעלם במהירות.
לפעמים אתם מרגישים בזרם כזה ביום חמסין, כאשר נוגעים בחפץ מתכתי כלשהו. מטענים חשמליים שמצטברים בגלל היובש, מתפרקים במהירות ועוברים מהמתכת אל העור. אות חשמלי יכול להיות גם שינוי מהיר במתח חשמלי. רואים את זה כשיש תקלה ברשת החשמל, ונורות מהבהבות בגלל ירידה פתאומית במתח השורר ברשת החשמל הביתית.
בתאי עצב האות החשמלי שעובר באקסונים הוא שינוי של מתח חשמלי. הוא שונה מזרם חשמלי. זרם חשמלי הוא זרם של אלקטרונים במוליך. בתאי עצב נוצר מתח בגלל מעבר של יונים דרך קרום התא, אל תוך תא העצב והחוצה. שינויי מתח שמתרחשים בקרום התא הם המקור לאות החשמלי.
אות (סימן) כימי הוא חומר: תרכובת כלשהי שיוצרת מגע עם קרום התא שהמידע מגיע אליו. בפרק החיסון למדתם על אנטיגנים שנקשרים לקולטנים בקרומי התאים של מערכת החיסון. כל אנטיגן שנקשר לתא דם לבן הוא למעשה אות כימי. הוא מאותת לתא שעליו להתחיל בפעילות כלשהי, כגון ייצור נוגדנים.
*202*
לאות החשמלי שעובר לאורך אקסון של תא עצב, קוראים בשם דחף עצבי.
מהירות המעבר של הדחף באקסון היא עצומה, ונמדדת באלפיות שנייה. בדרך כלל, הדחף העצבי החשמלי אינו יכול לעבור את המרווח שבין קצה האקסון לקרום תא המטרה. במרווח הוא מתחלף באות כימי. וכך זה קורה:
א. הדחף העצבי החשמלי מגיע לקצה האקסון.
ב. בהשפעת הדחף משתחררות מקצה האקסון שלפוחיות זעירות, המכילות חומר שנקרא מעביר עצבי, או נוירוטרנסמיטר. חומר זה עובר בדיפוזיה דרך המרווח שבין קצה האקסון לבין קרום תא המטרה.
ג. הנוירוטרנסמיטר,שהוא האות הכימי,נקשר לקולטנים בקרום תא המטרה. בעקבות קשירתן של מולקולות הנוירוטרנסמיטר לקולטנים, מתעורר דחף בתא המטרה.
האזור שבו מתרחש מעבר המידע מהאקסון אל תא המטרה, נקרא סינפסה.
הסינפסה היא צומת מעבר מידע בין שני תאים: תא קדם-סינפטי. התא המעביר את האות בצורת דחף עצבי. ותא אחר-סינפטי. התא המקבל את האות.
במבנה הסינפסה משתתפים המרכיבים הבאים:
- קרום התא הקדם-סינפטי הגובל במרווח שבין התאים.
- קרום התא האחר-סינפטי הגובל במרווח שבין התאים.
- המרווח הסינפטי עצמו, שדרכו עובר האות מהתא הקדם-סינפטי אל התא האחר-סינפטי.
כאמור,המידע העובר במרווח הסינפטי,עוברבצורת אות כימי-נוירוטרנסמיטר כלשהו.
עכשיו הסתכלו שוב באיור 7.6. באיור מתוארים התהליכים של מעבר דחף עצבי, המתרחשים בסינפסה.
התרשים הבא מתאר בצורות פשוטות ובעזרת חיצים את מה שרואים באיור 7.6. השלימו את הכיתובים בתרשים, השתמשו במונחים: תא קדם-סינפטי, תא אחר-סינפטי, מרווח סינפטי.
(בספר איור, היעזר במנחה)
*203*
(בספר שלושה איורים, היעזר במנחה)
נוירון אחר-סינפטי, נוירון קדם-סינפטי, מרווח סינפטי, קרום התא, קולטן, נוירוטרנסמיטר, תא מקבל, תא מוסר, דחף עצבי
*204*
באיור 7.3 רואים שהאקסון מסתיים בכמה שלוחות דקות, ובקצה כל שלוחה נמצאת התרחבות. כל התרחבות כזו יכולה ליצור סינפסה נפרדת עם תא מטרה כלשהו. למעשה, כל אקסון יכול ליצור סינפסות ולהעביר דחפים לכמה תאי מטרה במקביל. במוח יש אקסונים רבים המסתעפים בקצותיהם למאות שלוחות, והם יכולים להעביר מידע למאות תאי מטרה בבת אחת. למבנה הזה יש חשיבות גדולה במיוחד במוח. תאי העצב שנמצאים במוח הגולגולת יוצרים ביניהם סינפסות במספרים עצומים, לעתים אלפי סינפסות בין תא לתא. לנוירונים שבמוח יש גם דנדריטים רבים מאוד. כל דנדריט מעביר לגוף התא מסר מאקסון של תא אחר, וכך תאי העצב שבמוח מקבלים מידע מעשרות אלפי תאים, ומעבירים מידע לעשרות אלפי תאים בכל רגע נתון. רשת התקשורת שפועלת במוח היא הדבר המורכב והמסובך ביותר - והקשה ביותר למחקר - שהאנושות מכירה.
רשת התקשורת הזאת, המסועפת להדהים, היא האחראית לכישוריו המופלאים של מוח האדם: היוצר מוזיקה, מחבר סיפורים, צופה בכוכבים, מחליף מסתמים בלב, מפתח תוכנות מחשב ועוד.
הדחף חצה את הסינפסה, ומה קורה אחר כך?
- אם תא המטרה הוא נוירון אחר, המידע העצבי ממשיך לעבור אליו, והוא בתורו מעביר אותו הלאה, לתא מטרה נוסף.
- אם תא המטרה הוא שריר, קשירה של נוירוטרנסמיטר לקולטנים בקרום תא השריר עשויה לגרום לתא להתכווץ.
- אם תא המטרה הוא תא של בלוטה, קשירה של נוירוטרנסמיטר לקולטנים בקרום תא הבלוטה עשויה לגרום לתא להפריש את התוצר שלו - הורמון כלשהו.
@ הפנייה לאתר היכנסו לאתר של רכס, ותוכלו לצפות בהדמיות של מעבר דחף עצבי בשלושה סרטונים שונים. בכל סרטון או קטע של סרטון מודגשים פרטים אחרים של התהליך.
*205*
מהאקסון של תא קדם-סינפטי משתחררות מולקולות של נוירוטרנסמיטר, עוברות את המרווח הסינפטי, ונקשרות לקולטנים של התא האחר-סינפטי. כעבור כמה אלפיות שנייה מתקבל דחף עצבי נוסף מאותו תא קדם-סינפטי. מה צריך לקרות כדי שהתא האחר-סינפטי יוכל לקבל את המידע החדש?
מולקולות הנוירוטרנסמיטרים אינן נותרות קשורות לאורך זמן לקולטנים של התא המקבל. הן נשארות שם רק למשך הזמן הדרוש - אלפיות שנייה מעטות - ליצירת דחף בתא המקבל, האחר-סינפטי לאחר פרק הזמן הקצרצר הזה, הנוירוטרנסמיטר "מפונה" מהמרווח הסינפטי. בחלק מהסינפסות, מולקולות הנוירוטרנסמיטר מתפזרות בסביבה בדיפוזיה לנוזל או לחומר הבין-תאי. אבל פינוי כזה איטי יחסית. בדרך כלל פינוי הסינפסות נעשה במהירות רבה באחת משתי דרכים:
א. בחלק מהסינפסות פועלים אנזימים המפרקים במהירות מולקולות של נוירוטרנסמיטרים. כך הקולטנים מתפנים, וכל תא יכול לקבל מידע חדש זמן קצר מאוד לאחר שקיבל את "מנת המידע" הקודמת.
ב. בסינפסות אחרות חלבונים מיוחדים בקרום התא הקדם-סינפטי קולטים חזרה את הנוירוטרנסמיטרים, לאחר שהשתחררו מהקשירה לקולטני התא האחר-סינפטי, וכך הקולטנים האחר-סינפטיים מתפנים לקלוט מידע חדש.
פינוי מהיר של הקולטנים בתא האחר-סינפטי הכרחי לקיום מעבר רצוף של דחפים עצביים, מתאי עצב לתאי עצב, או מתאי עצב לתאי שריר ובלוטה.
השהייה של נוירוטרנסמיטרים במרווח הסינפטי והקשירה שלהם לקולטנים מוגבלות מאוד בזמן.
חומר מסוים מעכב פעילות של אנזים שמפרק נוירוטרנסמיטר בסינפסות שבהן הוא פעיל. איך ישפיע החומר על מעבר דחף עצבי מנוירון לתא מטרה?
*206*
באופן כללי, אפשר להפריע למעבר דחף בסינפסה באחת משתי דרכים:
א. אם בסינפסה פועל אנזים המפרק את הנוירוטרנסמיטר, ובכך מאפשר פינוי של קולטנים בתא האחר-סינפסי, חומר המעכב את פעילות האנזים ימנע את פירוק הנוירוטרנסמיטר, שיישאר "תקוע" בקרום התא האחר סינפטי, בדרך זו יימנע מעבר דחפים בסינפסה.
ב. אם התא הקדם-סינפטי הוא מהסוג שקולט מחדש את הנוירוטרנסמיטר שהשתחרר ממנו, חומר המעכב קליטה-מחדש לא יאפשר לתא לאגור את הנוירוטרנסמיטר. השלפוחיות שבקרום הקדם-סינפטי יתרוקנו במהרה, וכך יימנע מעבר דחפים בסינפסה.
ההבנה של התהליכים המתרחשים בסינפסות סיפקה בסיס לפיתוח תרופות שונות, המשפיעות על מערכת העצבים. תרופות המעכבות מעבר של נוירוטרנסמיטרים בסינפסות יכולות לגרום ערפול חושים מכוון, או למנוע התכווצות של שרירים כאמצעי הרגעה (למשל, לפני ניתוח). כאשר מדובר בתרופות, האפשרות להתערב במה שקורה בסינפסות מביאה תועלת בעיקר בניתוחים או בטיפולים מכאיבים למיניהם.
ראו דוגמה באיור 7.7.
(בספר איור, היעזר במנחה)
א. המצב התקין בסינפסה (דחף עצבי, נוירוטרנסמיטר חוזר לתא ששחרר אותו, חלבון לקליטה חוזרת)
ב. הפרעה על ידי קוקאין (דחף עצבי, מולקולות קוקאין)
עם זאת, התערבות בפעולת הסינפסות שלא לצורך רפואי עלולה להיות מסוכנת. האלכוהול וכל הסמים למיניהם פועלים כך.
*207*
כדורים ממריצים למיניהם מגבירים שחרור של נוירוטרנסמיטר בסינפסות. הם מעצימים באופן מלאכותי את קצב מעבר הדחפים בסינפסות. הם יוצרים תחושה מוגברת של ערנות, אבל התחושה זמנית, ונעלמת במהרה.
נקודה למחשבה: נוירוטרנסמיטר הוא תוצר של תא העצב. התא מייצר אותו, כמו כל חומר אחר, מחומרי גלם, מוקולות אחרות שנמצאות בתא. אם הוא מופרש בקצב מוגבר, התא נדרש להגביר את קצב הייצור שלו, אבל לקצב ייצור חומרים בתא יש גבול. הפרשה מוגברת של נוירוטרנסמיטר מביאה לכך שבתוך זמן קצר נוצר מחסור בחומר. היכולת להעביר דחפים בקצב מוגבר פוחתת. תחושת הערנות מתחלפת בתחושה של תשישות ואדישות. וחמור מזה, התאים שנחשפו לסם, מתקשים להעביר דחפים בקצב הרגיל, ומעבר המידע בין תאי העצב מתעכב ומשתבש.
נהוג לחלק את הסמים לארבע קבוצות, לפי דרכי השפעתם:
סמים מעוררים מגרים תאים במוח, המגבירים את תחושת הערות והמרץ. הסמים המעוררים העיקריים הם קוקאין, אמפתמינים (הכלולים בגלולות מרץ) ומתאמפתמינים שהם נגזרות של אמפתמין, ונעשו נפוצים יותר בשימוש.
סמים מרגיעים מאיטים מעבר גירויים בסינפסות, ובכך הם מקהים את התחושות, ממתנים את התגובות לגירויים, ויוצרים תחושה של רוגע ונינוחות.
סמים גורמי הזיות מגרים תאים במרכזי הראייה או במרכזי השמיעה במוח, וגורמים לאדם לראות מראות או לשמוע קולות, על אף שהחושים שלו אינם קולטים גירויים כאלה מהסביבה. סמים משככי כאבים חוסמים מעבר דחפים שמקורם בתאי עצב תחושתיים מיוחדים הרגישים לכאב.
ומה עושה האלכוהול?
האלכוהול נמנה עם קבוצת הסמים המרגיעים. שתייה בכמויות מתונות, כוס או שתי כוסות יין, פחית בירה, מעוררת תחושות של נעימות, התרגעות ושחרור ממתחים נפשיים. ההשערה היא שהאלכוהול גורם תחושות אלה משום שהוא מדכא פעולה של מרכזי בקרה במוח, הכרוכים בשליטה בהתנהגות: בהשפעתו נחלש כושר השיפוט, ונעלמים מחסומים התנהגותיים.
*208*
חפשו מידע באתרים ברשת לפי מילות החיפוש: אלכוהול, אלכוהוליזם, משקאות אלכוהוליים, נזקי אלכוהול.
על הסמך המידע שמצאתם:
1. תארו את ההשפעה של אלכוהול על הכבד.
2. תארו את השפעת האלכוהול על הקיבה ועל הוושט.
3. תארו את השפעת האלכוהול על ההתנהגות: בחרו בשלוש השפעות שלו, ותארו איך הן מתבטאות.
4. אתם אמנם בגיל שבו אסור לשתות אלכוהול, אבל מותר לכם לעסוק בפרסום. חברו סיסמה חדשה שתחליף את הסיסמה המוכרת "אם שותים לא נוהגים".
5. בירה ויין אינם נכללים בכינוי "משקאות חריפים". מה ההסבר לכך? כמה בירה וכמה יין מותר לשתות אם מתכוונים לנהוג לאחר מכן?
פעולתם של הסם קוקאין (הנמנה עם הסמים המעוררים) והסם קראק שנגזר ממנו, נחקרה היטב, וידוע איך הם משפיעים על פעולתן של סינפסות במוח.
במוח נמצא אזור שנקרא היפותלמוס. הוא אחראי לקליטה ולעיבוד של רוב התחושות שלנו: רעב, צמא, משיכה מינית, התרגשות גדולה ועוד. בין השאר נמצא בו ריכוז של תאי עצב המכונה מרכז ההנאה. אם מגרים את תאי העצב שבו, הדבר גורם תחושת הנאה. הגורם המגרה את הנוירונים במרכז ההנאה הוא נוירוטרנסמיטר בשם דופמין. כשהדופמין נקשר לקולטנים של נוירונים במרכז ההנאה, הוא גורם להם לעורר בנו תחושת הנאה. הדופמין, ככל נוירוטרנסמיטר הפועל בצורה תקינה, אינו נשאר קשור לקולטנים, אלא נקלט חזרה בקצות האקסונים שהפרישו אותו למרווח הסינפטי, חלבונים מיוחדים בקרומי התא שבקצות האקסונים קולטים אותו חזרה מהמרווח הסינפטי, וכך הקולטנים בקרומי התאים האחר-סינפטיים מתפנים לקליטת גירוי חדש.
כשאדם משתמש בקוקאין, הקוקאין נקשר לחלבונים הקולטים מחדש את הדופמין, וסותם אותם. הדופמין נותר "תקוע" במרווח הסינפטי, וממשיך לגרות בלי הפסקה את התאים הרגישים לו.
*209*
התגובה המיידית היא תחושת הנאה עזה ביותר, תחושת ה-High הידועה. אולם לאחר כמה דקות הדופמין, שנתקע במרווח הסינפטי, מתפרק על ידי אנזימים ומסולק, וגם השפעתו נעלמת.
אם האדם ממשיך לצרוך קוקאין, התאים מייצרי הדופמין נאלצים לייצר עוד ועוד דופמין, שכן הם אינם יכולים לקלוט אותו חזרה מהמרווח הסינפטי, כי דרכי הקליטה-מחדש חסומות על ידי הסם! קצב הייצור של דופמין חדש נמוך מהנדרש כדי לגרות את התאים הרגישים במרכז ההנאה. יתר על כן, בתגובה למחסור בדופמין הנוירונים במרכז ההנאה מייצרים קולטנים נוספים לדופמין. יש כאן מעין פעולת פיצוי מדומה: המחסור בדופמין מגביר את ייצור הקולטנים לחומר החסר.
התוצאה היא שככל שהמחסור בדופמין גובר, רגישות התאים לנוכחותו (המתבטאת בריבוי הקולטנים) דווקא עולה. וזה אינו סוף הסיפור.
התאים המייצרים דופמין מאבדים בהדרגה את כושר הייצור, ולאחר זמן קצר האדם אינו יכול לחוש הנאה כלל, אלא רק אם יצרוך עוד קוקאין. כך נוצרת ההתמכרות הפיזיולוגית, כלומר הגופנית, לסם (כשמשתמשים בקראק, מצב זה יכול להתפתח אפילו לאחר שתי התנסויות בלבד).
לאחר זמן מה אוזל לחלוטין הדופמין בנוירונים של מרכז ההנאה, ואפשר לומר שהכושר הטבעי לחוש הנאה פשוט "מתייבש" ואובד. הצורך בקוקאין גובר כל הזמן, ואילו היכולת לחוש הנאה ממנו הולכת ופוחתת.
חשוב להבין. מי שמגרה את מרכז ההנאה אינו הקוקאין, אלא הנוירוטרנסמיטר הטבעי - הדופמין! הקוקאין רק גורם שהגירוי שיוצר הדופמין יהיה חזק וממושך מהרגיל. אבל אם תאי עצב אינם יכולים לייצר די דופמין, תוססת של קוקאין לא תיצור תחושת הנאה. אנשים המכורים לקוקאין מאבדים את התיאבון, מתקשים לישון, וסובלים מדיכאונות מתמשכים. דרך פעולתו של הקוקאין מסבירה גם את הקושי העצום להיגמל מההתמכרות לו. כדי להיגמל, צריך להתחדש הייצור התקין של דופמין בתאים המפרישים אותו. ככל שהתאים מייצרי הדופמין יצליחו לחדש את פעילותם,יש סיכוי שהאדם ישתחרר מהדחף החזק להשתמש בקוקאין. חידוש מלא של פעילות התאים מתרחש כנראה לעתים רחוקות. יכולת ההחלמה תלוי הבמשך השימוש בסם, והיא הולכת ופוחתת ככל שהשימוש ממושך יותר.
*210*
חלק מהתאים נפגע במידה כזו שהוא אינו מסוגל לחזור לפעילות תקינה. גם אם הוא מצטרף לתוכנית גמילה, האדם המכור אינו מסוגל לחוש גירויים מעוררי הנאה במשך שבועות. זה מצב בלתי נסבל למי שהרגיל את מוחו לגירוי החזק המתלווה לקוקאין. לכן למכורים המצטרפים לתוכניות גמילה קשה כל כך להחזיק מעמד ולהשלים את הטיפול.
*210*
נראה איך מתרחשת תגובה עצבית במצב פשוט יחסית. אדם נוגע בטעות במגהץ חם. הוא מרחיק את ידו מייד (ואולי גם רץ לברז, אבל לא נעסוק בזה כרגע). תהליך מעבר המידע נראה כך:
1. נוירונים תחושתיים בעור חשים בצריבה של החום הגבוה.
2. הנוירונים התחושתיים מעבירים דחפים עצביים שמגיעים דרך סינפסות לתאי ביניים, שנמצאים במוח השדרה (חוט השדרה).
3. תאי הביניים מעבירים דחפים לטירונים תםעתיים
4. הנוירונים התנועתיים מעבירים דחפים דרך סינפסות לתאים בשריר הזרוע. השריר מגיב בהתכווצות מהירה ובהרחקת היד מהמגהץ.
לתגובה המהירה הזאת קוראים רפלקס.
(בספר איור, היעזר במנחה)
(קולטן, מידע תחושתי, נוירון תחושתי, סינפסה, נוירון ביניים, חוט שדרה, נוירון תנועתי, גירוי להפעלת השריר, שריר)
*211*
תגובת הרפלקס היא צורת הפעולה הפשוטה ביותר של מערכת העצבים. כדאי לשים לב לתא הביניים המעורב בקשת הרפלקס. הוא מקשר בין הנוירון התחושתי לנוירון התנועתי, ופעולת התיווך הזאת נעשית במהירות גדולה. כל מי שנכווה באצבע יודע זאת. במקביל לתיווך בתגובה המהירה הזאת, קורה משהו נוסף: האקסון של נוירון הביניים יוצר סינפסה לא רק עם הנוירון התנועתי, הפוקד על השרירים להזיז את היד. הוא יוצר סינפסה גם עם נוירון ביניים אחר, וזה מעביר את המידע כולו, דרך תאי ביניים נוספים, במסלול עצבי שמגיע עד למוח. תחושת הכאב שנלווית לכווייה נוצרת במוח!
יש חשיבות מיוחדת לקשר בין קשת הרפלקס לבין המוח. במוח, כלומר במערכת המרכזית, נשמר זיכרון של כאב הכווייה. הזיכרון הזה הוא חלק מתהליך למידה. הלמידה מתבטאת ביצירת קשר בין המגע בגוף לוהט לבין הכאב. כך האדם לומד להיזהר ממגע בגופים חמים מאוד.
יש בגופנו תגובות רפלקס שאין מעורבים בהן תאי ביניים. זו למשל התגובה של צמצום או התרחבות האישונים בהתאם לכמות האור שמגיעה לעיניים. פעולת הבליעה גם היא נעשית ברפלקס, תגובה של שרירי בית הבליעה לגירוי של נוזל או עיסת מזון מפורר המגיעה מהפה.
היזכרו בתחושה שלכם בעת הבליעה. מה דעתכם, האם ברפלקס הזה מעורבים תאי ביניים? מדוע?
תגובות רפלקס פשוטות כאלה הן מיעוט קטן מכלל הפעילות של מערכת העצבים. כמעט כל הפעילות נעשית במסלולים מורכבים הרבה יותר, ואנו מודעים רק למעט מאוד ממנה. רוב הפעילות מתרחש בלי שנחוש בו או נהיה מודעים לו.
המסלולים המורכבים של קליטת מידע, עיבוד שלו ושליחת דחפים עצביים לאיברי הגוף, מתרחשים בעיקר במערכת העצבים המרכזית, הכוללת את מוח הגולגולת ואת מוח השדרה.
*211*
התבוננו שנית באיור 7.2, המראה את מערכת העצבים בשלמותה. אפשר לראות שיש קשר רצוף בין המוח שנמצא בראש, לבין מה שאתם מכירים כחוט השדרה. בהמשך נראה איך נוצר הקשר הזה.
מערכת העצבים המרכזית מפקחת על פעילותן של כל מערכות הגוף, מווסתת את פעולתן ומתאמת ביניהן. שתי דוגמאות לכך הזכרנו בתחילת הפרק.
*212*
המערכת קולטת גירויים שמתקבלים מתאי חישה בכל הגוף, מעבדת אותם, ומוציאה פקודות עצביות בתגובה לגירויים. הפקודות שלה מובילות לפעילות מתואמת של מערכות הגוף השונות, כך שהגוף כולו מגיב לגירויים בצורה מתאימה. כל הפעולות האלה מתחלקות בין החלקים שונים או המוחות השונים, המרכיבים את המערכת המרכזית.
המון תאי עצב מתים כל הזמן - אז מה
כאשר האדם נולד, מוחו מכיל את המספר המרבי של תאי עצב שיהיו לו במשך חייו (כזכור, מספרם בערך 86 מיליארד). מייד לאחר הלידה מתחילה תמותה של תאי עצב, והיא גוברת לאחר גיל ההתבגרות. קצב תמותת התאים אינו זהה אצל כל בני האדם, אך הוא עומד על אלפי תאים בממוצע מדי יום ביומו. פירוש הדבר, שבמשך שנה כל אדם מאבד כמה מיליוני תאים ממוחו. אדם החי עד גיל 80, מאבד במהלך השנים כ-400 מיליון תאי מוח. מספר זה, הנראה ענק ומפחיד, בעצם אינו אלא כארבעה אחוזים מכלל התאים במוח! הבשורה הטובה היא שמספר התאים המתים אינו זה הקובע את יכולתו השכלית הכללית של האדם. מה שקובע את כשריו השכליים של אדם הוא כמות הסינפסות שבין תאי העצב במוחו, ולא מספרם המוחלט של התאים. ככל שהקשרים בין התאים רבים יותר, ומאפשרים עיבוד מידע מהיר ומורכב יותר, כך גדל כושרו לבצע פעולות שכליות. ובשורה טובה נוספת: מספר הסינפסות יכול לגדול עם השנים!
נפתח את היכרותנו עם מערכת העצבים המרכזית בהכרת מוח הגולגולת. התבוננו באיור 7.9, המראה את מבנה המוח.
(בספר איור, היעזר במנחה)
(תחילת מוח השדרה, חוליות עמוד השדרה, גזע המוח, המוח הקטן, היפופיזה, קורת המוח, המוח הגדול, מוח הביניים: תלמוס, היפותלמוס, עצם הגולגולת)
אתם רואים שהאיבר שאנו רגילים לקרוא לו "מוח" מורכב מכמה חלקים: המוח הגדול, מוח הביניים, המוח הקטן וגזע המוח.
כל אחד מחלקי המוח אחראי לתחומים שונים של תפקוד הגוף השלם.
- אחראי לתנועות מודעות של הגוף כולו על איבריו השונים.
- מעבד מידע המתקבל מהחושים ומתאי חישה בגוף, והופך אותו לתחושות המגיעות לתודעה:
*213*
הופך דחפים חשמליים מהעיניים לתמונות, דחפים המתקבלים מהאוזניים לצלילים, דחפים המתקבלים מהלשון לתחושת טעם, דחפים המתקבלים מתאי חישה באף לריחות, דחפים המתקבלים מאיבר שיווי המשקל לתחושת שיווי משקל, ועוד.
- מקיים את כל סוגי הפעולות השכליות: חשיבה, זכירה, למידה על כל צורותיה, יציבה.
- קולט מידע על גירויים המתקבלים מחושים ומתאי חישה הנמצאים בגוף.
- מעביר חלק מהמידע החושי אל מרכזי עיבוד במוח הגדול.- מעבד תחושות פנימיות (כגון רעב, צמא, הנאה) ורגשות (כגון פחד, כעס, משיכה).
- מפקח על מרכזי בקרה של תפקודים חיוניים בגוף (כגון פעולת הלב ומערכת הנשימה).
- קולט גירויים ומעבד מידע הנוגע למיקום הגוף ביחס למרחב ולתנוחות הגוף ויציבתו. מאפשר תנועות מתואמות ושמירה על שיווי המשקל.
גזע המוח: כולל מרכזי בקרה על התפקודים הבסיסיים המקיימים את ההומאוסטזיס, כגון מרכז בקרת הנשימה ומרכז בקרת הלב.
המוח הגדול אחראי ליכולתנו לחשוב, להרגיש, לחייך
המוח הגדול בנוי משני חצאי כדור, המוכרים גם בשמם הלועזי: המיספרות: המיספרה שמאלית והמיספרה ימנית. ההמיספרות מופרדות כמעט לחלוטין בחריץ גדול אך מחוברות זו לזו בצדן התחתון. כל המיספרה מחולקת לאונות.
מונח: המלה "המיספרה" מקורה ביוונית: Hemi - חצי, Sphere - כדור, ויחד: המיספרה = "מחצית של כדור".
פני השטח החיצוניים של ההמיספרות נקראים גם קליפת המוח הגדול (או קורטקס - Cortex = קליפה).
בקליפת המוח הגדול יש מספר גדול של קפלים, המגדילים מאוד את שטח הפנים הכולל שלה ועל כן גם את מספר התאים המצויים בה. כל שטח הקליפה מכיל מספר עצום של גופים של תאי עצב שצבעם אפור (מכאן הביטוי "התאים האפורים"). מספרם של הנוירונים בקליפת המוח גדול יותר לאין שיעור מכפי שהיה אילו היתה הקליפה חסרת קפלים. מתחת לקליפה, שנקראת גם "החומר האפור", מרוכזים האקסונים של כל אותם תאי עצב. האקסונים עטופים בשכבה שומנית שצבעה לבנבן, לכן השכבה שמתחת לקליפת המוח נקראת "החומר הלבן".
*214*
במשך שנים הייתה מקובלת הדעה שיש הבדל עקרוני בין שתי ההמיספרות, בנוגע לכישורים השכליים והיצירתיים של האדם. ההמיספרה השמאלית נחשבה לאחראית בלעדית לכושר המילולי, כלומר שימוש בשפה ולימוד שפות, ולצורת חשיבה שנקראת חשיבה אנליטית, שהיא היכולת לנתח מצבים, לראות את כל הצדדים שלהם ולהשוות ביניהם. ואילו ההמיספרה הימנית נחשבה לאחראית בלעדית לכושר התפיסה המרחבית, לכישורים של יצירה ואמנות ולכישורים רגשיים. היום ידוע שההפרדה הזו היא מלאכותית בחלקה. יש אזורים מסוימים בכל המיספרה שמתבלטים יותר מאחרים בכישורים מיוחדים. ואכן, עיקר הכישורים המילוליים נמצא במחצית השמאלית של המוח, ועיקר יכולת התפיסה המרחבית נמצא במחצית הימנית, אבל הכישורים האלה מורכבים ומסובכים מאוד, וחלקים שונים שלהם עשויים להימצא בשתי ההמיספרות. אין בסיס לחלוקה החדה של אנשים לפי: "טיפוס של המיספרה ימנית" ו"טיפוס של המיספרה שמאלית" כפי שחשבו בעבר. גם היום יש מי שעדיין מחזיקים בעמדה הזאת של "שתי המיספחת מנוגדות". זה נובע מהנטייה להצמיד לאנשים תוויות, וגם מהקושי של אנשים להיפרד מסטראוטיפים.
היכן עוד בגוף האדם מתקיימת תופעה של הגדלת שטח הפנים על ידי ריבוי של קפלים?
ריבוי הקפלים הזה, המאפשר את הריבוי העצום של תאי עצב בקליפת המוח, הוא אחד הדברים המבדילים בין מוח האדם למוחות של בעלי חיים אחרים. קפלים בקליפת המוח הגדול נמצאים בכל מיני היונקים, אך הם רבים במיוחד בקבוצה שהאדם משתייך אליה, קבוצת הפרימטים הכוללת את כל מיני הקופים. ובתוך קבוצה זו, כמות הקפלים שיש ביחידת שטח של קליפת המוח הגדול של האדם, גדולה ממספר הקפלים הנמצאים באותו שטח אצל קופי האדם הקרובים ביותר אלינו, השימפנזים. למעשה, הרוב המכריע של התאים האפורים המפורסמים, או "החומר האפור", נמצא בתוך החריצים שבין קפלי המוח!
נגן בלהקה מנגן בקלידים לפי תווים.
א. כתבו את כל התחושות שקולט הנגן ואת כל התנועות שהוא עושה, למיטב ידיעתכם, הקשורות לנגינה עם הלהקה.
ב. במה שונה לדעתכם פעולת הנגינה מתגובת רפלקס?
ג. בין איזה מערכות גוף נדרש תיאום מיוחד של המוח בפעולת הנגינה? ציינו את כל המערכות המעורבות לדעתכם בפעולה.
המוח הגדול בנוי משני "חצאי כדור" - שתי המיספרות. שתי ההמיספרות מחוברות בצדן התחתון באמצעות מבנה המכונה כפיס המוח (או קורה), שהוא ריכוז גדול מאוד של אקסונים. כפיס המוח מאפשר מעבר מידע בין ההמיספרות, והודות לו המוח כולו פועל כיחידה הרמונית אחת. פגיעה בכפיס המוח עלולה לגרום חוסר תיאום בין ההמיספרות, ובעקבות זאת, התנהגות לא מתואמת של האדם.
כל המיספרה קולטת מידע חושי, ומעבירה פקודות תנועתיות לצד הנגדי של הגוף. תחושות שנקלטות בצד שמאל של הגוף מגיעות להמיספרה הימנית, וההפך - אלה הנקלטות בצד ימין של הגוף מגיעות להמיספרה השמאלית. אותה הצלבה מימין לשמאל מתקיימת גם בתנועות: יד ימין או רגל ימין זזות לפי פקודות שמתקבלות מההמיספרה השמאלית, ורגל שמאל ויד שמאל מקבלות פקודות תנועה מההמיספרה הימנית. וכך גם כל שאר חלקי הגוף.
בכל המיספרה יש מרכזי קליטה ומרכזי עיבוד מידע מקבילים לאלה שיש בהמיספרה הנגדית, ושתיהן מתפקדות בקליטת מידע חושי, עיבוד ותגובה.
קליפת המוח הגדול של כל המיספרה מחולקת לאונות. בכל אונה נמצאים מרכזים האחראים לתפקודים מסוימים של המוח.
*215*
(בספר שני איורים, היעזר במנחה)
(מוח השדרה, המוח הקטן, גזע המוח, אונה רקתית, אונה ערפית, אונה קדמית, אונה קודקודית
(אזור הבנת השפה, קליטת מידע חזותי, עיבוד מידע חזותי - קריאה, אזור תחושתי ראשי, אזור תנועתי ראשי, קישור מידע וחשיבה, אזור ברוקה - דיבור, עיבוד מידע שמיעתי)
על הגמישות המופלאה של המוח
כדאי לכם לקרוא את הספר "האיש שחשב שאשתו היא כובע". המחבר, הנוירולוג אוליבר זאקס,מספר על אנשים שחלקים מסוימים במוחם נפגעו, והתנהגותם השתנתה עקב כך. הוא גם מתאר כיצד הצליחו כמה מהם לפתור את הקשיים שלהם באמצעות הפעלה של חלקים במוח ש"קיבלו על עצמם" לפעול במקום החלקים שנפגעו. זה ספר מרתק, מצחיק ורציני כאחת. הספר יצא בעברית בהוצאת "מחברות לספרות". חפשו אותו באינטרנט!
*216*
איך לדעתכם מגלים כי אזור מסוים במוח אחראי, למשל, ליכולת להזיז את יד ימין? או את זה האחראי ליכולת לחייך?
הרופא והחוקר הצרפתי פול ברוקה (1880-1824 ,Paul Broca) היה הראשון שגילה קשר ברור בין אזור מסוים במוח לבין פעילות מוחית. ברוקה מצא כי אצל אדם שסבל מפגיעה ביכולת הדיבור, היו סימנים לפגיעה ברקמת המוח באזור הנמצא בצדה השמאלי של האונה הקדמית בקליפת המוח הגדול. התברר כי אכן התאים האפורים באזור זה אחראים ליכולתו של האדם לבטא מילים בקול. מי שנפגע באזור זה אינו מאבד את הזיכרון וגם לא את היכולת להבין מילים, אך הוא אינו מסוגל לומר אותן. המחקר של ברוקה סימן את הדרך לחקר מרכזי בקרה במוח, והאזור שגילה נקרא על שמו: "אזור ברוקה". בעקבות מחקרים נוספים, שבדקו השפעה של פגיעות מוחיות, זוהו במרוצת השנים אזורים רבים במוח האחראים לתפקודים שונים כגון אזור עיבוד מידע חזותי, המאפשר לנו לראות, אזור הבנת שפה ואזורים המקשרים מידע נקלט לחשיבה. עם זאת, חשוב לציין כי בשני העשורים האחרונים התרבו ממצאים המעידים על כך שיש גמישות רבה בחלוקת האחריות בין אזורים במוח. בניגוד למה שחשבו בעבר, חלוקת האחריות בין חלקי המוח אינה נוקשה. דוגמאות לגמישות המוח ראו בהמשך.
ואלה התפקודים העיקריים של אונות המוח:
האונה הקדמית - אונה זו אחראית לכישורי חשיבה לכל צורותיה, תכנון, פתרון בעיות, ליכולת להיות מודעים לעצמנו ולסביבה וכן גם לביצוע תנועות ולעיבוד מידע המתקבל מהחושים.
האונה הקודקודית - באונה זו נמצא אזור תנועתי ראשי המפקח על פעילות העצבים התנועתיים, ואזור תחושתי ראשי המעבד מידע חזותי ושמיעתי והתמצאות כללית במרחב.
האונה הרקתית - באונה זו נמצא אזור הבנת שפה, אזור הדיבור - אזור ברוקה - וכן גם עיבוד של מידע שמיעתי ותחושות ריח וזיכרון.
האונה העורפית - באונה זו נמצא אזור הקולט ומעבד מידע חזותי.
*217*
עם זאת, ככל שחקר המוח מתקדם,מתברר שתפקודים שונים עשויים להימצא גם מחוץ למרכזי השליטה המוכרים. ריכוזים של נוירונים מסוגלים לשתף פעולה בעיבוד מידע מעבר לחלוקה המסורתית של המרכזים השונים. ומה שחשוב יותר, נוירונים מסוגלים ללמוד לבצע פעולות שלא ביצעו בעבר.
הכישרון של נוירונים ללמוד ולהסתגל לתפקודים חדשים, מתגלה בצורה מרשימה במיוחד אצל אנשים שסובלים מפגיעה מוחית, ובסיוע טיפולים שונים מצליחים להחזיר לעצמם כישורים שנפגעו. כך, אנשים שמרכז הדיבור שלהם נפגע, יכולים בחלק מהמקרים להחזיר לעצמם את כושר הדיבור, באופן מלא או חלקי. מאחר שנוירונים שנהרסו אינם מתחדשים, החזרת הכושר האבוד נובעת מכך שנוירונים אחרים למדו למלא את מקומם של אלה שאבדו. יש אנשים שבעקבות תאונה או שבץ מוחי איבדו את היכולת לקרוא. בחלק מהמקרים טיפולים ממושכים ותרגול מתמיד מחזירים להם את כושר הקריאה.
בשיטות אימון שונות אפשר ללמד תאים במוח לרכוש יכולות חדשות מפתיעות. אצל אנשים שהתעוורו עקב מחלה או תאונה, אזורים בקליפת המוח שעסקו בעיבוד מידע חזותי יכולים ללמוד לעבד מידע חושי המתקבל מחוש השמיעה או המישוש.
באופן כללי, המוח גמיש הרבה יותר מכפי שהיה מקובל לחשוב עד תחילת המאה ה-21. למעשה המוח אינו מאבד את כישורי הלמידה הבסיסיים שלו, גם אם הקצב שלהם נעשה איטי יותר אצל כל אדם עם חלוף השנים.
עד עכשיו עסקנו במערכת העצבים המרכזית, והתמקדנו במוחות שנמצאים בגולגולת.
*218*
גזע המוח הוא המקום שדרכו מתנהל הקשר בין מוח הגולגולת לבין חוט השדרה. חוט השדרה, שיש לזכור שהוא מוח, מורכב מריכוזים של תאי עצב המסודרים לכל אורכו, ומעצבים היוצאים מהריכוזים האלה.
עצב הוא למעשה אלומה או חבילה ענקית המכילה אלפי אקסונים. כל אקסון הוא שלוחה של נוירון יחיד. עצב תחושתי מוביל מידע מאלפים רבים של נוירונים תחושתיים. עצב תנועתי מוביל פקודות, דחפים עצביים, אל אלפים רבים של נוירונים תנועתיים. עצב מקשר מעביר מידע בין נוירונים מקשרים. בחוט השדרה נמצאים כל סוגי העצבים האלה. הם עוברים לכל אורכו, ומגיעים לחלקי המוח השונים דרך גזע המוח.
מחוץ למוחות השונים נמצאת מערכת העצבים ההיקפית. זו מכילה את כל הנוירונים ואת כל העצבים שאינם נמצאים במוח הגולגולת או בחוט השדרה. מערכת העצבים ההיקפית מחולקת לשתי תת-מערכות: מערכת רצונית ומערכת אוטונומית או "לא רצונית". המערכת הרצונית נקראת גם מערכת סומטית.
ראו את הקשרים בין המערכות באיור 7.11
(בספר תרשים זרימה, היעזר במנחה)
מערכת העצבים - מערכת עצבים מרכזית - מוח הגולגולת ("המוח"): מוח גדול, מוח ביניים, מוח קטן, גזע המוח
מערכת העצבים - מערכת עצבים מרכזית - מוח השדרה ("חוט השדרה")
(מערכת עצבים מרכזית - מערכת עצבים היקפית. בספר חץ בין מערכת למערכת)
מערכת העצבים - מערכת עצבים היקפית - תת-מערכת אוטונומית - מערכת פרסימפטית - פעולה סדירה של איברים פנימיים במצבי שיגרה
מערכת העצבים - מערכת עצבים היקפית - תת-מערכת אוטונומית - מערכת פרסימפתטית - שינויים במצבים של מאמץ גופני או לחץ רגשי
מערכת עצבים מרכזית - מערכת עצבים היקפית - תת-מערכת סומטית
*219*
המערכת הסומטית אחראית לכל הפעולות שנעשות על ידי השרירים שיש לנו אפשרות להפעיל באופן מודע, ולחוש בפעולתם. נהוג לקרוא לה גם "המערכת הרצונית".
ומהי המערכת האוטונומית?
אותם חלקים של םערכת העצבים ההיקפית, האחראים לכל הפעולות הקשורות לשמירה על יציבות הסביבה הפנימית של גופנו נקראים המערכת האוטונומית. מדובר בכל התהליכים והפעולות של מערכות הגוף, שאינם קשורים בתודעה שלנו. בדרך כלל אנחנו גם בכלל לא מרגישים שהם מתקיימים. לכן היא נקראת גם "המערכת הלא-רצונית".
ציינו חמישה תהליכים שמתרחשים בגוף, אשר אין לנו שליטה רצונית בהם, ובדרך כלל אנחנו בכלל לא מרגישים או מודעים לכך שהם מתרחשים.
הכינוי "אוטונומית" נובע מכך שפעילות המערכת הזו אינה כפופה לבקרה של אותם מרכזים במוח הגדול הקשורים להכרה ולתודעה שלנו. למעשה, כל עוד אנו בריאים וכל מערכות גופנו מתפקדות כהלכה, כלל איננו מודעים למכלול פעולות הבקרה והוויסות המופעלות על ידי המערכת האוטונומית. התהליכים החיוניים ביותר לקיום ההומאוסטזיס, ולמעשה לקיום הגוף, כפופים לבקרה אוטונומית של מרכזים בגזע המוח. שני המרכזים החשובים ביותר שנמצאים בו הם המרכז לבקרה של פעולת הלב ומרכז בקרת הנשימה. המרכז לבקרת הלב מגיב לשינויים במידת המאמץ של שרירים בגוף ומעביר פקודות עצביות להגדלה או להקטנה של תפוקת הלב - מושג שהכרתם בפרק הרביעי של הספר.
המרכז לבקרת הנשימה מגיב לשינויים ברמת הפחמן הדו-חמצני, שינויים המתבטאים בעלייה בחומציות הדם. בתגובה לעלייה כזו, מרכז בקרת הנשימה מעביר פקודות עצביות למערכת הנשימה, להגביר את האוורור הריאתי - מושג שהכרתם בפרק השלישי בספר.
אפשר להגיב ללחץ בכל מיני דרכים
התגובות המופעלות על ידי המערכת הסימפתטית מאפשרות לגוף להתמודד עם מצבים קיצוניים או מסוכנים. מקובל לקרוא למכלול התגובות הזה "תגובת מאבק או מנוסה". כאשר בעל חיים נתקל במצב מאיים, הגברת הדופק, עלייה בלחץ הדם והאצת קצב הנשימה מאפשרות לו להגיב במהירות ובעוצמה, בין שהוא נאבק ובין שהוא בורח. גם בגופו של האדם מתחוללים שינויים דומים בהשפעת המערכת הסימפתטית. אבל התגובה של האדם אינה חייבת להיות "מאבק או מנוסה". לאדם יש אפשרויות נוספות.
חשבו לדוגמה על אדם השומע רעש פתאומי באמצע לילה. הוא יכול לקפוא במקומו מפחד ולא לעשות כלום, והוא יכול לטלפן למשטרה או לצעוק ולהזעיק שכנים. המערכת הסימפתטית שלו מגיבה אמנם באותו אופן: הוא מזיע, קצב הדופק שלו מואץ, לחץ הדם שלו עולה, ויותרת הכליה מפרישה אדרנלין בעודף; אך הוא אינו חייב לבחור דווקא בבריחה או במאבק.
דפוסי הפעולה של המערכת האוטונומית ממשיכים לפעול בגופנו, כפי שפעלו מאז שהתפתחו בבעלי חיים לפני עשרות מיליוני שנים, ושרדו לאורך האבולוציה. סביר שמערכת המגיבה במהירות למצבים שיש בהם איום או סיכון כלשהו, תשרוד לאורך זמן. אבל הודות להתפתחותם של המרכזים במוח הגדול, האדם אינו כבול עוד לדפוסי הפעולה של המערכת האוטוטמית, המכתיבים לנו להילחם או לברוח. לאדם, שלא כמו לשאר בעלי החיים, יש תמיד אופציות נוספות לתגובה.
*220*
המערכת האוטונומית עצמה מחולקת לשתי מערכות: מערכת פרסימפתטית ומערכת סימפתטית.
לשתי מערכות אלה יש השפעות מנוגדות על פעולתן של מערכות הגוף.
המערכת הפרסימפתטית מבקרת ומווסתת את פעולתם הסדירה של האיברים הפנימיים במצבי שגרה, כלומר כאשר הגוף אינו נתון במאמץ מיוחד או בלחץ רגשי. מערכת זו אחראית להפרשת אנזימי עיכול מבלוטות במערכת העיכול כאשר מגיע מזון לקיבה, ולהגברת התנועה הפריסטלטית של השרירים בדופנות הקיבה ובמעיים (ראו פרק שני העוסק בעיכול). תאי עצב פרסימפתטיים גורמים האטת קצב הלב והרחבה של כלי דם, בעיקר אלה המובילים דם אל איברי מערכת העיכול ואל איברי מערכת ההפרשה.
המערכת הסימפתטית מבקרת ומווסתת שינויים החלים בגוף במצבים של מאמץ גופני או של לחץ רגשי חזק. תאי העצב של מערכת זו גורמים ללב לפעום בקצב מהיר יותר, הם מעלים את לחץ הדם, ומגבירים את קצב הנשימה. במקביל הם גורמים הצרה של כלי הדם המובילים דם אל מערמת העיכול וההפרשה. בכך הם מביאים להאטה של פעילות המעיים ופעילות ייצור השתן בכליות. תאי עצב סימפתטיים מגרים את בלוטת יותרת הכליה להפרשה מוגברת של אדרנלין וגורמים לבלוטות הזיעה להפריש זיעה.
לסיכום הפרק, העתיקו את התרשים הבא והשלימו את הפרטים החסרים בו.
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
מערכת העצבים
*221*
*221*
- למדתם כי מערכת העצבים קולטת מידע מהסביבה החיצונית ומהסביבה הפנימית. המידע, הנקלט בצורת גירויים, מגיע למרכזי המערכת המעבדים אותו ומגיבים עליו.
- ראיתם איך מערכת העצבים מבקרת את הפעולות של כל שאר מערכות הגוף ומתאמת ביניהן.
- מערכת העצבים בנויה ממערכת מרכזית וממערכת היקפית. המערכת המרכזית כוללת את מוח הגולגולת ואת מוח השדרה, שנקרא גם חוט השדרה.
- יחידות הפעולה של מערכת העצבים הם תאי העצב או נוירונים. כל נוירון בנוי מגוף תא, השולח שלוחות משני סוגים: דנדריטים רבים ואקסון יחיד.
- הדנדריטים קולטים מידע ומובילים אותו אל גוף התא, ושם המידע עובר עיבוד. האקסון מעביר פקודות מגוף התא לתאי מטרה.
- אקסוןן עשוי להעביר מידע לתאי מטרה משני סוגים: תאי עצב אחרים או תאים מבצעים. התאים המבצעים הם תאי שריר או תאי בלוטה להפרשת הורמונים.
- המידע העצבי עובר באקסון בצורת דחף חשמלי.
- בין קצה האקסון לבין תא המטרה יש מרווח זעיר שנקרא סינפסה. הדחף החשמלי שמגיע לקצה האקסון, מעורר שחרור של מעביר עצבי, חומר שעובר בסינפסה בדיפוזיה ונקלט על ידי קולטנים בקרום תא המטרה.
- חומרים שמפריעים למעביר העצבי לעבור בסינפסה, מונעים את קשירתן לקולטנים או מעכבים את הפירוק שלו לאחר שפעל את פעולתו - משבשים את מעבר המידע העצבי בסינפסות.
- אלכוהול וסמים כגון קוקאין, קראק, ספיד,הרואין ואחרים פוגעים פגיעה קשה במעבר דחפים במערכת העצבים, תוך שהם יוצרים התמכרות המקשה על המשתמשים להיגמל מהם.
- מוח הגולגולת בנוי מארבעה מוחות: המוח הגדול, מוח הביניים, המוח הקטן וגזע המוח.
- המוח הגדול מחולק לשני חצאי כדור, שתי המיספרות. ההמיספרה הימנית שולטת בתנועות ובתחושות של הצד השמאלי של הגוף, וההמיספרה השמאלית שולטת בתנועות ובתחושות של הצד הימני.
- קליפת המוח הגדול,המכונה גם "החומר האפור",מחולקת לאונות האחראיות לתפקודים השונים של הגוף.
- מערכת העצבים ההיקפית מורכבת מכל תאי העצב והעצבים שנמצאים מחוץ למוחות.
- כל תאי העצב בגוף נחלקים בין שלושה סוגים: תאים תחושתיים, המעבירים גירויים מהסביבה הפנימית ומהסביבה החיצונית אל המערכת המרכזית, תאים תנועתיים המעבירים פקודות עצביות מהמערכת המרכזית אל כל מערכות הגוף, ותאים מקשרים המעבירים מידע בין תאי העצב לבין עצמם.
*222*
1. כתבו את שמות החלקים של הנוירון. סמנו בחיצים את כיוון מעבר הדחף העצבי.
2. ציינו שלוש דוגמאות של התאמה בין מבנה של תא העצב לתפקודו.
3. בגזע המוח נקלט מידע מתאים תחושתיים המצביע על עלייה ברמת פחמן דו-חמצני בדם. איך גזע המוח מייצב את ההומאוסטזיס בתגובה למידע הזה? בתשובתכם השתמשו במושגים: מערכת הנשימה, אוורור ריאתי, דחפים עצביים.
שאלת בונוס: אילו תאים במערכת הנשימה יכולים לקבל פקודה ישירה מעצבים, ובתגובה לפקודה לשנות את האוורור? איך נקראים העצבים שמעבירים פקודה כזו?
4. לפניכם שלבים שונים של מעבר גירוי עצבי בתא עצב. סדרו אותם מ-1 עד 7, לפי הסדר הנכון.
1. הגירוי העצבי עובר בצורת אות חשמלי לאורך האקסון במהירות של אלפיות השנייה.
2. מולקולות של נוירוטרנסמיטר נקשרות לקולטנים בתא האחר- סינפטי.
3. הגירוי העצבי הופך לאות חשמלי ומגיע אל גוף התא.
4. גירוי עצבי מגיע לקצה האקסון וגורם שחרור נוירוטרנמחיטר משלפוחיות שבקצה האקסון.
5. קשירת מולקולות של נוירוטרנסמיטר לקולטנים מעוררת תגובה בתא המטרה.
6. גירוי כלשהו נקלט בדנדריטים של תא העצב.
7. מולקולות של נוירוטרנסמיטר עוברות דיפוזיה במרווח הסינפטי.
*223*
5. איזה משפט מתאר נכונה מעבר מידע בין תאים במערכת העצבים?
א. דחף חשמלי עובר דרך תא עצב קדם-סינפטי, וגורם שחרור נוירוטרנסמיטר לסינפסה.
ב. דחף חשמלי עובר לאורך תא עצב קדם-סינפטי, ונקלט בקולטנים של התא האחר-סינפטי.
ג. נוירוטרנסמיטר עובר מסינפסה אחת לסינפסה שאחריה דרך גוף תא עצב.
ד. נוירוטרנסמיטר מופרש על ידי תא עצב, וגורם מעבר דחף חשמלי בסינפסה.
6. מעבר דחף עצבי הוא תמיד חד-כיווני. מה ההסבר לכך?
א. דנדריטים נמצאים רק בצד אחד של תא העצב.
ב. הדחף החשמלי יכול לעבור באקסון רק בכיוון אחד, מגוף התא לקצה האקסון.
ג. קולטנים לנוירוטרנסמיטר נמצאים בקרום התא האחר-סינפטי.
ד. שלפוחיות המכילות נוירוטרנסמיטר נמצאות בתא האחר-סינפטי.
7. שאלה להרחבה: איך משפיע קוקאין על מעבר דחף עצבי בסינפסה?
א. הקוקאין לא מתפרק בסינפסה וחוסם מעבר של הנוירוטרנסמיטר דופמין.
ב. הקוקאין מונע קליטה-מחדש של דופמין על ידי התא הקדם-סינפטי.
ג. הקוקאין נקשר לקולטנים בתא האחר-סינתפטי וחוסם אותם.
ד. הקוקאין מגרה את התא האחר-סינתפטי בעוצמה גדולה יותר מהנוירוטרנסמיטר הטבעי, דופמין.
8. מה ההבדל בין תגובת רפלקס לתגובה של הנעה רצונית של היד?
9. כתבו שמות של ארבע מערכות גוף שפעולתן כפופה למערכת העצבים האוטונומית, וציינו את הפעולות העיקריות של כל מערכת.
10. מה היתרון בכך שמרכז בקרת הלב כפוף למערכת האוטונומית? היכן נמצא מרכז הבקרה הראשי של פעולת הלב?
11. "אנחנו לא רואים בעיניים, אלא במוח". הסבירו את המשפט הזה. השתמשו במונחים גירוי עצבי, רשתית, עצב הראייה.
12. כאשר אתם קוראים, איזה חלקים של מערכת העצבים המרכזית אחראים לפעולת הקריאה?
*224*
(עמוד ריק)
*225*
*225*
בפרק השביעי הדגשנו כי השמירה על ההומאוסטזיס תלויה ביכולת של יצורים חיים לקלוט מידע מהסביבה החיצונית ומהסביבה הפנימית, לעבד אותו ולהגיב עליו. ראינו גם שתנאי נוסף לשמירה על ההומאוסטזיס הוא קיום של תקשורת ותיאום מלא בין מערכות הגוף.
מערכת העצבים היא המערכת הראשית בגופנו, המבקרת את פעולתן של כל מערכות הגוף האחרות, מתאמת ביניהן ומווסתת את פעולתן.
מערכת התקשורת והתיאום השנייה היא מערכת ההפרשה הפנימית. נכיר אותה עכשיו.
*225*
מערכת ההפרשה הפנימית מורכבת מבלוטות הפרשה שמפוזרות במקומות שונים בגוף.
בלוטה היא איבר הבנוי מתאים שמייצרים חומר ייחודי לבלוטה, ומפרישים אותו אל מחוץ לבלוטה. יש בלוטות שהתאים שלהן מייצרים כמה חומרים שונים, ובלוטות המייצרות רק חומר אחד. החומרים הנוצרים בבלוטות להפרשה פנימית נקראים הורמונים.
הורמון הוא שם כללי לחומר שמופרש מבלוטה ישירות אל הדם, ומגיע עם הדם לאיברים ולרקמות שונים בגוף, לעתים במרחק רב מהבלוטה שהפרישה אותו. כל הורמון משפיע באופן ייחודי על תהליכים בתאים של איבר שהוא איבר המטרה שלו.
*226*
(בספר איור, היעזר במנחה)
(היפותלמוס, בלוטת יותרת המוח (היפופיזה), בלוטת המגן, יותר בלוטת המגן (פרותירואיד), בלוטת יותרת הכליה, כליה, לבלב, אשכים, שחלות)
זהו באיור את הבלוטות העיקריות של מערכת ההפרשה הפנימית:
- בצדו התחתון של המוח נראית בלוטה שנקראת היפופיזה, ובעברית, בלוטת יותרת המוח היא ממש צמודה לחלק של מוח הביניים שנקרא היפותלמוס.
- באזור הגרון נמצאת בלוטת התריס, או בשמה הנוסף, בלוטת המגן.
- מאחורי הקיבה נמצא הלבלב. הלבלב משתתף בפעולת מערכת העיכול, אבל יש בו גושי תאים שפועלים כבלוטה המפרישה הורמונים. ההורמון המופרש מתאים אלה בלבלב אולי מוכר לכם בשמו: אינסולין. בהמשך תכירו אותו היטב.
- מעל לכל כליה נמצאת בלוטה קטנה ששמה אדרנל, ובעברית, יותרת הכליה. שימו לב: יש לנו שתיים כאלה, אחת על כל כליה.
- השחלות של נשים מפרישות הורמונים הקשורים לפוריות ולרבייה.
- האשכים של גברים מפרישים הורמונים הקשורים לפוריות ולרבייה.
*227*
למה הן נקראות "בלוטות להפרשה פנימית"? יש "בלוטות להפרשה חיצונית"?
יש בגופנו בלוטות משני סוגים:
א. בלוטות שהחומר או החומרים שהן מייצרות, מופרשים דרך צינורות מוצא אל הסביבה החיצונית. כאלה הן הבלוטות המייצרות זיעה, למשל. הזיעה מופרשת מהן אל העור. גם בלוטות שמפרישות את התוצרים שלהן, כגון מיצי עיכול, לקיבה או לתריסריון הנחשבים לסביבה חיצונית, הן בלוטות להפרשה חיצונית. כזכור לכם מהפרק הראשון ומהפרק השני של הספר, מערכת העיכול נחשבת לחלק של הסביבה החיצונית, על אף שהיא נמצאת בתוך הגוף.
ב. בלוטות שהתוצרים שלהן הם הורמונים, המופרשים לדם ונשארים בסביבה הפנימית. לבלוטות אלה אין צינורות מוצא. ההפרשה נעשית מתאי הבלוטה ישירות לדם. כל הבלוטות האלה משתייכות למערכת ההפרשה הפנימית.
*227*
ההורמונים השונים ממלאים תפקודים מגוונים מאוד בגוף. הורמונים משפיעים על תהליכי גדילה, על תהליכי התבגרות הכוללים שינויים בגוף, על התגובה של הגוף למאמץ מתמשך לאורך זמן ועל קצב חילוף החומרים בתאים. יש הורמונים הפועלים באותו אופן על כל התאים בגוף. על הורמונים אלה אנו אומרים שכל תאי הגוף הם תאי המטרה שלהם. אחרים משפיעים רק על פעילות של רקמה מסוימת או של איבר מסוים.
חשוב לדעת שההורמונים פועלים את פעולתם בכמויות זעירות ביותר. הכמויות הרגילות של הורמונים שפועלים בגוף קטנות כל כך, שאי אפשר למדוד אותן ביחידות משקל. מודדים את כמות ההורמונים בשיטות מיוחדות שמעידות על פעילותם. אם ננסה להשתמש ביחידות המוכרות לנו, אפשר לומר שההורמונים פעילים בגוף בחלקי מיליון של גרמים.
*228*
פרק שמיני: מערכת ההפרשה הפנימית
(בספר איור, היעזר במנחה)
הורמון נוצר בבלוטה כלשהי: בלבלב, באדרנל, בהיפופיזה או בבלוטה אחרת - ההורמון מופרש מהבלוטה לדם - ההורמון מגיע עם הדם לתאים של איבר מטרה.
ההורמון נקשר לקולטנים בקרומי התאים של איבר המטרה - קשירת ההורמון לקולטנים גורמת לשינויים בתאי המטרה
לדוגמה, ההיפופיזה הנמצאת בראש מפרישה הורמון שאיברי המטרה שלו הן הכליות. זה ההורמון ADH שהכרתם בפרק החמישי. תהליך ייצורו של ההורמון מתחיל בהיפותלמוס, משם הוא עובר להיפופיזה, המשלימה את ייצורו ומפרישה אותו לדם. ההורמון מווסת החזרה של מים מהנפרונים אל הדם, ומסייע בשמירה על מאזן המים בגוף, לכן גם על לחץ הדם. ההורמון עובר עם הדם מרחק גדול בגוף בדרכו לכליות, ואינו משפיע על שום רקמה או איבר, אלא רק על התאים באיבר המטרה שלו - תאי הנפרונים בכליות. אנחנו אומרים על כך, שההשפעה של ההורמון היא ייחודית. הוא לא ישפיע על התאים בכלי הדם שהוא עובר בהם, וגם לא על שום איבר אחר.
*229*
(בספר איור, היעזר במנחה)
תאים מפרישים, מולקולות של הורמונים שונים, קולטנים שונים, תאי מטרה מסוגים שונים, נימת דם
*229*
ההיפופיזה קטנה מאוד, גודלה כגודל אפונה, אבל יש לה השפעה עצומה על ההומאוסטזיס. היא מפעילה בקרה על שאר הבלוטות להפרשה פנימית, ומווסתת את פעולתן.
זה מקום טוב לחזור על המשמעות של ויסות.
כבר נתקלתם במושג הזה בפרקים קודמים, ונסתפק כאן ברענון קצר.
לווסת תהליך, פירושו, להשפיע על הקצב של התהליך או על כמויות התוצרים שלו. לדוגמה, אפשר לווסת את זרימת המים בברז: להזרים כמות מים גדולה או קטנה על ידי שינוי בפתיחת הברז. אנחנו מווסתים את האפייה של עוגה על ידי בחירה בדרגת החום בתנור ובמשך זמן האפייה.
הרבה פעמים קורה לנו שאנחנו חושבים על משהו, והמחשבה מרגשת אותנו כל כך, שהגוף שלנו מגיב עליה. אנחנו יכולים לרעוד מרוב התרגשות, או להרגיש שהבטן מתכווצת לנו. מחשבה מרגשת יכולה לגרום ללב לפעום במהירות. זה נקרא "סערת רגשות". מה קורה לנו? כבר אמרנו שמערכת העצבים היא מרכז הבקרה הראשי של הגוף, ואפילו מערכת ההפרשה הפנימית כפופה לה. מי שמפקח עליה זה ההיפותלמוס, שהוא חלק ממוח הביניים. בין שאר תפקודיו, ההיפותלמוס מפריש כמה חומרים שמגיעים עם הדם להיפופיזה, ומשפיעים על פעילותה. יש לנו כאן רמזים לקשר כללי: מוח-מחשבות- רגשות-הפרשת הורמונים מההיפופיזה-הפרשת הורמונים מבלוטה כלשהי- תגובה גופנית כגון הגברת הדופק.
הקשר בין מחשבות לרגשות הוא אחד הנושאים המרתקים ביותר שאפשר לחשוב עליהם כשחושבים על גופנו, גוף האדם. אולי גם מישהו מכם ירצה לחקור אותו. יש עוד עבודה רבה לפנינו לפני שנבין איך פועל הקשר הזה.
*230*
(בספר שלושה איורים, היעזר במנחה)
המוח מווסת את האוורור הריאתי. מרכז הבקרה בגזע המוחיכול לגרום הגברה של האוורור או האטה שלו, בהתאם לרמת הפחמן הדו-חמצני בדם.
נחזור להיפופיזה. ההיפופיזה מפרישה הורמונים מיוחדים, שמשפיעים על רמת הפעילות של בלוטות אחרות. בכך היא מווסתת את פעולתן של אותן בלוטות. נוסף להורמונים אלה, ההיפופיזה מפרישה הורמונים הקשורים לוויסות ריכוזי המלחים בדם, לשמירה על לחץ הדם, וכן להפרשת החלב אצל אשה מיניקה. בלוטה אחת שההיפופיזה אינה מתערבת בפעילותה, והיא מגיבה בתגובה ישירה לשינויים בדם, נמצאת בלבלב שלנו, שעד עתה הכרתם אותו כמקור לאנזימים המשתתפים בתהליכי עיכול.
*230*
סוכרת היא מחלה קשה. בלי טיפול, האדם החולה מאבד משקל, נחלש מאוד, פצעים מופיעים בכפות רגליו ובמקומות נוספים בגוף. החולה צמא כל הזמן, שותה בלי סוף, וגם מפריש כמויות גדולות של שתן. ללא טיפול, חולה בסוכרת מת בתוך חודשים לאחר אבחון המחלה. רופאים הכירו אתת המחלה, וחלקם כתב תיאורים שלה כבר לפני מאות שנים. איש לא ידע מהו גורם המחלה וכמובן, לאיש לא היה מושג איך לטפל בה.
זה היה גורלם של אנשים שחלו במחלה עד העשור השני של המאה ה-20. שתי תגליות שנעשו במאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 הביאו לפריצת הדרך, שהצילה מאז את חייהם של מיליונים רבים.
א. התגלה כי בלבלב נמצאים תאים המפרישים חומר כלשהו לדם, ובהדרגה התקבל הרעיון בדבר קיום בלוטה להפרשה פנימית, שמפרישה את התוצרים שלה היישר לדם. בשלב זה עדיין לא היה ידוע מהו החומר המופרש מהתאים ומה חשיבותו לגוף. עם זאת, כבר נתנו לו כינוי כללי: הורמון.
*231*
ב. התגלה כי אצל כלבים שהלבלב שלהם נותח והוצא מהגוף, מופיעים תסמינים של מחלת הסוכרת. במקביל, בנתיחות לאחר המוות של אנשים שמתו מסוכרת, נראו סימנים של ניוון של חלק מהתאים ברקמת הלבלב.
שני הגילויים האלה הובילו להשערה שתאים בלבלב מפרישים חומר שיכול למנוע סוכרת.
*231*
בלבלב נמצאים ריכוזים זעירים של תאים שנראים כמו איים בתוך רקמת הלבלב. הם התגלו על ידי חוקר גרמני ששמו לנגרהנס, ונקראים על שמו: איי לנגרהנס. ממצאים שונים הצביעו על כך שהאיים האלה הם המפרישים את החומר מונע הסוכרת. בתחילת שנות ה-20 של המאה ה-20 הרופא הקנדי בנטינג, עוזר המחקר שלו הסטודנט בסט וביוכימאי ששמו קוליפ, שעבדו יחד בניסיון לרפא תסמיני סוכרת, הצליחו לבודד מאיי לנגרהנס בלבלב של כלבים, חומר שביטל את התסמינים של סוכרת בגופם של כלבים.
הם קראו לחומר בשם אינסולין. השם מנציח את מקורו של החומר. אינסולה פירושו אי בלטינית.
הם גם הסכימו שהאינסולין מתאים לתיאור הכללי של הורמון: חומר שמופרש מתאים מסוימים המתמחים בייצורו. לתאים אלה אין צינורות מוצא, והם מפרישים את התוצר שלהם ישר לדם. התוצר - ההורמון - משפיע על תאים המרוחקים ממקום הייצור שלו.
האינסולין הוא הורמון שאין לו איבר מטרה אחד. כמעט כל תאי הגוף הם תאי המטרה שלו. הוא נקשר לקולטנים שנמצאים בקרומי התא של כל התאים, ומאפשר כניסה של גלוקוז מהדם אל התאים.
א. מדוע התאים זקוקים לגלוקוז?
ב. מהי חשיבותו של האינסולין לשמירה על ההומאוסטזיס?
מהי למעשה מחלת הסוכרת? סוכרת יכולה להתפתח באחת משתי דרכים:
1. הלבלב אינו מפריש אינסולין בגלל פגם בתאים של איי לנגרהנס.
2. הלבלב מייצר ומפריש אינסולין, אבל הקולטנים לאינסולין בקרומי התאים פגומים, והוא אינו נקשר אליהם.
תגליות, פרסום ומה שביניהם
בנטינג היה רופא שלא הייתה לו מעבדת מחקר. את הרעיון שלו בדבר ההורמון המופרש מאיי לנגרהנס גיבש בעקבות קריאה של מאמר מחקר שהגיע לידיו. הוא פנה לפרופסור מקלאוד באוניברסיטת טורונטו, קנדה, והצליח לקבל את הסכמתו להשתמש במעבדה שלו. מקלאוד גם צירף אליו את הסטודנט בסט כעוזר, ולאחר זמן ביקש גם מהחוקר קולים, שהיה ביוכימאי, להצטרף ולסייע להם לבודד את ההורמון. לאחר שהתבררה המשמעות המלאה של גילוי האינסולין, והוכחה היעילות שלו בטיפול בסוכרת- למעשה הוא מציל את החולים ממוות ומאפשר להם לחיות חיים כמעט רגילים - הוחלט להעניק פרס נובל למגלים. ועדת הפרס, מוסד שמרני למדי באותם ימים, לא חשבה שאפשר להעניק פרס נובל לסטודנט, ולא יכלה להתעלם מהפרופסור שעמד בראש המעבדה. הפרס הוענק אם כן למקלאוד, שלא עשה דבר ואף נעדר מהאוניברסיטה בתקופה שבה נערכו הניסויים, ולבנטינג. אבל ההגינות האנושית הפשוטה גברה על השמרנות הביורוקרטית. בנטינג התחלק בפרס שלו עם בסט. מקלאוד הלך בעקבותיו והתחלק בפרס עם קוליפ.
*232*
מילון מונחים
Digestive track - צינור העיכול
Blood stream - זרם הדם
Stomach - קיבה
Intestine - מעיים
Absorbed – נספג
Pancreas - לבלב
Pancreatic beta cells - תאי בטא בלבלב, שם נרדף לאיי לנגרהנס
Secreting - מפריש
Facilitated diffusion - דיפוזיה מזורזת (ראו פרק 1 ופרק 3)
הסוכרת מהסוג הראשון נקראת סוכרת נעורים. זו מחלה שנגרמת עקב פגם גנטי, שככל הנראה מוביל לתגובה אוטואימונית: תאי הלבלב נהרסים על ידי נוגדנים שהגוף מייצר. המחלה מתגלה בדרך כלל כבר בילדות המוקדמת, אבל לעתים היא מתגלה רק בגילים מבוגרים יותר. החולים במחלה חייבים לקבל זריקת אינסולין בכל יום. הם לומדים להזריק אינסולין לעצמם מגיל צעיר.
הסוכרת מהסוג השני עשויה להתפתח במשך הזמן. היא מתגלה בדרך כלל אצל אנשים מעל גיל 40-50. בגלל סיבות לא ברורות הקולטנים לאינסולין מאבדים את הכושר לזהות אותו, ולהכניס גלוקוז לתאים. בסוכרת כזו הטיפול הוא בדרך כלל בדיאטה דלת סוכר ו/או בתרופות, אך לעתים גם החולים בה נזקקים להזרקה יומית של אינסולין.
א. היכנסו לאתר של רכס, וצפו בסרטון המתאר את פעולת האינסולין. עקבו אחר הסרטון עד לדקה ה-1:40. בסרטון רואים תחילה את הקשר בין אכילה לבין הגעה של גלוקוז ממערכת העיכול לדם ומשם לתאי הגוף. בהמשך מתוארת פעולתו של האינסולין. היעזרו במילון המונחים הקצר המופיע בשוליים.
ב. לפניכם רצף של מהלכים הקשורים להשפעת אינסולין על רמת הגלוקוז בדם. לאחר הצפייה בסרטון, סדרו את המהלכים לפי הסדר הנכון.
1. בקרום התא מתרבים הנשאים המאפשרים כניסת גלוקוז לתא.
2. אינסולין נקשר לקולטנים בקרומי התאים.
3. עלייה של רמת הגלוקוז בדם מעוררת הפרשה של אינסולין מהלבלב.
4. עלייה במספר הנשאים לגלוקוז בקרום התא מגבירה את קצב כניסתו של הגלוקוז לתא.
5. בתגובה לקשירת אינסולין לקולטנים, נשאים לגלוקוז שנמצאים בתוך התא מתחברים לקרום התא.
*233*
האיור הבא מוכר לכם מהפרק השני של הספר. בפרק זה למדתם על מעורבות הכבד באיזון רמת הגלוקוז בדם. אבל תאי הכבד אינם "מחליטים" מתי להפוך גליקוגן לגלוקוז. הוויסות של רמת הגלוקוז בדם, נעשה על ידי פעולה משולבת של שני הורמונים.
אינסולין אינו ההורמון היחיד המווסת את רמת הגלוקוז בדם. תאים אחרים בלבלב מפרישים הורמון בשם גלוקגון, שאיבר המטרה שלו הוא הכבד.
(בספר איור, היעזר במנחה)
(מערכת העיכול - גלוקוז, כלי דם, כבד - גליקוגן, כלי דם, גלוקוז, תאים, לבלב - אינסולין, גלוקוגן - כל הגוף)
אינסולין - רמת הגלוקוז בדם יורדת
גלוקגון - רמת הגלוקוז בדם עולה
באיור רואים שהפעולות של שני ההורמונים משפיעות בצורה מנוגדת על רמת הגלוקוז בדם. כאשר נוצר מחסור בגלוקוז בדם, הלבלב מפריש גלוקגון, שמגיע לכבד ומביא להפיכת הגליקוגן לגלוקוז.
*234*
אדם בריא אכל עוגה עתירת סוכר. לאחר כשעתיים התייצבה רמת הגלוקוז בדמו. סדרו את המשפטים הבאים, בסדר המתאר את המתרחש בדמו של האדם במהלך השעתיים, עד שרמת הגלוקוז התייצבה.
א. ההורמון גלוקגון מופרש מהלבלב.
ב. אינסולין מאפשר כניסה של גלוקוז מהדם לתאים.
ג. עלייה ברמת גלוקוז בדם מעוררת הפרשת אינסולין מהלבלב.
ד. גלוקוז עובר ממערכת העיכול לדם.
ה. בהשפעת גלוקגון, גליקוגן שנמצא בכבד הופך לגלוקוז.
ו. רמת הגלוקוז בדם יורדת.
ז. רמת הגלוקוז בדם מתייצבת.
נסכם: רמת הגלוקוז בדם כפופה לוויסות של שני הורמונים.
א. האינסולין מגביר כניסת גלוקוז לתאים. עקב כף רמת הגלוקוז בדם יורדת.
ב. הגלוקגון מגביר פירוק של גליקוגן בכבד והפיכתו לגלוקוז. עקב כך, רמת הגלוקוז בדם עולה.
מהלבלב מופרש גלוקגון בתגובה לירידה ברמת הגלוקוז בדם. איך ישפיע הדבר על רמת האינסולין בדם?
רוב רקמת הלבלב בנוי מתאים שנקראים תאי אלפא. תאים אלה מפרישים אנזימי עיכול, המגיעים דרך צינורות מוצא אל התריסריון, ומשתתפים בפירוק חלבונים.
האם תאי אלפא הם בלוטות הפרשה פנימית או חיצונית? מדוע?
*234*
נחזור להיפופיזה, ונתמקד בחלק קטן מפעילותה.
א. ההיפופיזה מווסתת את לחץ הדם ואת מאזן המים בגוף
ההיפופיזה מפרישה את ההורמון ADH. אם למדתם את הפרק החמישי העוסק בהפרשה, אתם כבר מכירים את אופן פעולתו. כזכור, הורמון זה מונע איבוד מים בשתן במצבים שבהם הגוף מאבד מים, או אינו מקבל כמות מים מספקת.
*235*
בחנו את עצמכם באמצעות השאלה הבאה.
אצל מי מופרש ההורמון בכמות גדולה יותר: אצל אדם שיושב וצופה בטלוויזיה, או אצל אדם שרץ ריצת מרתון? הסבירו את תשובתכם.
להורמון ADH יש פעילות נוספת. הוא גורם התכווצות של כלי דם היקפיים בגוף. עקב פעולה זו, לחץ הדם גדל, שכן כלי הדם התכווצים יוצרים התנגדות לזרימת הדם.
אנשים הסובלים מיתר לחץ דם עשויים לקבל תרופה שמעודדת השתנה, ולמעשה פועלת בצורה מנוגדת לפעולתו של ADH. איך אמורה התרופה לסייע לטיפול בבעיה?
חשוב לזכור כי לא בכל מקרה של יתר לחץ דם נותנים אותן תרופות!
ב. ההיפופיזה מבקרת ומווסתת את פעולתן של הבלוטות המעורבות בפוריות וברבייה שלנו
ההתבגרות של נערות ונערים מתחילה כאשר ההיפותלמוס מפריש חומרים שנקראים "חומרים משחררים". אלה הורמונים מסוג מיוחד, שמקורם אינו בבלוטה להפרשה פנימית, אלא במוח. איבר המטרה שלהם הוא ההיפופיזה. בהשפעתם של החומרים המשחררים, ההיפופיזה מפרישה שני הורמונים שאיברי המטרה שלהם הם בלוטות הרבייה: שחלות אצל הנקבה ואשכים אצל הזכר. הורמון אחד נקרא FSH, והאחר - LH. הורמונים אלה מעוררים אצל בני שני המינים מכלול של שינויים בגוף, הקשורים במעבר מילדות לגיל הנעורים, שבו מתרחשת ההתבגרות המינית.
שמות שני ההורמונים נגזרים מפעילות שהיא רק חלק מפעולתם הכוללת במערכות הרבייה.
FSH - ראשי תיבות של Follicle Stimulating Hormone, ובעברית: הורמון מגרה זקיקים. הזקיקים הם גופיפים שנמצאים בשחלות ובתוכם ביציות במצב רדום. ההורמון הזה מגרה את הזקיקים, ומביא לתחילת ההבשלה של הביציות.
LH - ראשי תיבות של Luteinizing Hormone, ובעברית: הורמון הצהבה (מהמלה "צהוב"). הורמון זה מעורר את שלב השיא בהבשלת ביצית בשחלה ומביא לביוץ.
*236*
(בספר איור, היעזר במנחה)
היפופיזה - FSH מעודד: שחלות: הבשלת זקיקים
היפופיזה - FSH מעודד: אשכים: ייצור תאי זרע
היפופיזה - LH מעודד: אשכים: ייצור נוזל זרע, הבשלת תאי זרע
היפופיזה - LH מעודד: שחלות: ביוץ
כפי שאתם רואים, אותו הורמון פועל באופן שונה בגוף הגבר ובגוף הנקבה. ההורמון FSH מעורר את תחילת ההתבגרות המינית של נערים ונערות. בגוף הנערה ההורמון FSH מגרה את השחלות להפריש הורמוני מין נקביים: אסטרוגן ופרוגסטרון. בגוף הנער הוא מגרה את האשכים להפריש הורמוני מין זכריים. ההורמון הזכרי העיקרי הוא טסטוסטרון.
הורמונים אלה אחראיים להופעה של מאפייני התבגרות שנקראים סימני מין משניים. אלה השינויים הגופניים שמתרחשים בגופם של נערים ונערות עם גיל ההתבגרות. נושא זה יידון בהרחבה בפרק התשיעי, העוסק ברבייה. בגוף הנערה ההורמונים אסטרוגן ופרוגסטרון המופרשים מהשחלות מעודדים את הבשלת הביציות בשחלות, ומעוררים את המחזור החודשי בגוף הנערה המתבגרת. הורמונים אלה ממשיכים לקיים את המחזור החודשי במשך כל שנות הפוריות של האשה. ההורמון פרוגסטרון מאפשר את קיום ההריון.
בגוף הנער, ההורמון טסטוסטרון המופרש מהאשכים מעודד ייצור והבשלה של תאי זרע באשכים. יחד עם הורמונים נוספים, הוא גם מעודד את ייצור נוזל הזרע המקיף את תאי הזרע וחיוני לתהליך ההפריה.
כאמור, מההיפופיזה מופרש גם ההורמון LH. גם הורמון זה פועל באופן שונה אצל נשים וגברים. בגופן של נשים הוא מעודד את השלב האחרון בהבשלת הביצית בשחלות ואת תהליך הביוץ. אצל גברים הוא מגרה ייצור טסטסטרון באשכים. הוא פועל בשיתוף עם FSH וההשפעה המשולבת שלהם מעודדת את פעילותם של התאים המייצרים טסטוסטרון.
*237*
בפרק התשיעי העוסק ברבייה תכירו בהרחבה את פעולתם של הורמוני ההיפופיזה ואת ההורמונים המופרשים מהשחלות ומהאשכים.
כאמור, ההורמונים FSH ו-LH מווסתים את פעילותן של בלוטות הרבייה שלנו, האשכים והשחלות. אולם גם ההפרשה שלהם מההיפופיזה כפופה למנגנון ויסות, המאזן את הרמה שלהם בדם.
מה יכול לקרות אם ההיפופיזה תפריש את ההורמונים FSH ו-LH ברציפות במשך כל החיים, או אפילו במשך כל שנות הפוריות של האדם?
לאחר שמתחילה הפרשתם של שני ההורמונים האלה עם תחילת ההתבגרות המינית, הכמות שלהם בדם נשמרת לאורך זמן. אצל גברים היא קבועה. אצל נשים היא משתנה במהלך המחזור החודשי.
נתבונן תחילה במה שקורה בגוף הגבר:
הבקרה של ההיפופיזה על האשכים נעשית במנגנון שנקרא משוב שלילי.
ההורמון FSH מגרה את האשכים להפריש טסטוסטרון. כאשר כמות הטסטוסטרון בדם עוברת סף מסוים, ההיפופיזה מקבלת מידע מהדם שמשמעותו "יש עודף טסטוסטרון בדם". בתגובה, נעצרת ההפרשה של FSH מההיפופיזה. עקב כך כמות הטסטוסטרון בדם מתחילה לרדת. כאשר היא יורדת מתחת לסף מסוים, המידע על כך נקלט בהיפופיזה, המגיבה בחידוש הפרשת FSH.
אותו מנגנון פועל כמובן גם בגוף האשה: עלייה ברמת האסטרוגן בדם מביאה לעצירה של הפרשת FSH. כאשר הרמה של אסטרוגן בדם יורדת מתחת לסף מסוים, מתחדשת הפרשת FSH מההיפופיזה.
ההורמונים המופרשים מבלוטות המין מפעילים משוב שלילי על הפרשת ההורמונים מההיפופיזה.
משוב שלילי הוא מנגנון שבו חומר הנוצר בתהליך מסוים, בולם את השלב הראשון של התהליך.
*238*
לפניכם תרשים המתאר את המשוב השלילי בוויסות ההפרשה של הורמוני המין. השלימו את הכיתובים החסרים בתרשים.
(בספר שני תרשימים, היעזר במנחה)
א. בגופו של אדם בריא, רמת הגלוקוז בדם מאוזנת גם היא על ידי משוב שלילי שמשתתפים בו שני הורמונים. אילו הורמונים משתתפים במשוב הזה? כתבו איך פועל מנגנון המשוב ההורמונלי בוויסות רמת הגלוקוז בדם.
ב. איזה משוב שלילי פועל בבקרה של מערכת הנשימה (בתשובתכם השתמשו במושג אוורור ריאתי)?
*239*
בוודאי נתקלתם בביטויים כמו "יש לי המון אדרנלין בדם", "אני מוצף אדרנלין", "אני מלאה אדרנלין". אנשים מדברים על אדרנלין כשהם מרגישים מלאי אנרגיה, נסחפים בהתלהבות ממאמץ גופני או לומדים "באטרף" לקראת מבחן. אבל מהו האדרנלין הזה? האם ידעתם שהוא הורמון?
ההפרשה של ההורמון אדרנלין מבטאת בצורה חזקה את הקשר מוח- הורמונים-תגובות רגשיות.
ההתחלה היא במוח. ליתר דיוק, בחטיבה הסימפתטית של מערכת העצבים המוכרת לכם מהפרק השביעי. בעת מאמץ גופני גדול, המוח מקבל מידע מהשרירים על צורך מוגבר בחמצן. בתגובה הוא גורם להגברת האוורור, מגביר את תפוקת הלב, ובה-בעת הוא גם מוציא פקודה לבלוטות יותרת הכליה להפריש את ההורמון אדרנלין.
אותן תגובות של המוח מתרחשות גם במצבים של מתח, חרדה או התרגשות קיצונית, גם אם הם לא מלווים במאמץ של השרירים. מה ההסבר לכך? על כך נדבר בהמשך.
האדרנלין מגביר עוד את התהליכים שמכשירים את הגוף לעמוד במאמץ. איברי המטרה שלו הם שריר הלב, השרירים בדופנות כלי הדם, תאי הכבד ותאי רקמות שומן.
האדרנלין גורם לשריר הלב להגביר את עוצמת פעימותיו ואת תדירותן - כלומר, הוא גורם להגברה של תפוקת הלב. נוסף על כך, הוא גורם לשרירי בית החזה להתכווץ בעוצמה גדולה יותר ולהגביר את האוורור הריאתי האדרנלין מגדיל גם את לחץ הדם בעורקים. בכבד, האדרנלין מגביר הפיכת גליקוגן לגלוקוז, וברקמות שומן הוא מגביר פירוק שומנים. בתהליכים אלה הוא מגדיל את מקורות האנרגיה הזמינים לתאי השרירים.
עכשיו אפשר לשאול: ידוע לנו שבעת מאמץ גופני, מערכת העצבים מעבירה פקודות עצביות להגברה של תפוקת הלב והאוורור הריאתי. אם כך, מה תורם האדרנלין לעמידה במאמץ?
התגובות העצביות מהירות מאוד, אך ההשפעה שלהן היא לטווח קצר. ההשפעה של האדרנלין מתחילה להתבטא באיחור קל; נדרשות כמה דקות מהרגע שהוא מופרש ועד שהשפעתו ניכרת. אולם השפעתו נמשכת זמן רב יותר. היא נפסקת רק כאשר הוא מסולק כולו מהדם. תהליך זה עשוי לארוך חצי שעה ואפילו יותר.
*240*
היזכרו במצבים של מאמץ נפשי מרוכז, או בחוויה רגשית חזקה שחוויתם. דמיינו מצבים כמו לחץ לקראת מבחן או תחרות חשובה, מקרה מפחיד שהבהיל אתכם מאוד, התרגשות גדולה לקראת פגישה חשובה. כמה זמן עבר עד שנרגעתם והצלחתם לחזור לתפקוד רגיל? אנחם ממשיכים להרגיש נסערים ומרוגשים עוד זמן-מה לאחר ש"הכול הסתיים", משום שהאדרנלין עדיין נמצא בדם ופועל על אתרי הפעולה שלו - הלב והריאות.
האדרנלין מופרש מבלוטות יותרת הכליה גם במצבים של מתח או ריגוש גבוה. במצבים כאלה אין מאמץ מיוחד של השרירים. השאלה היא, מה היתרון בהגברה של תפוקת הלב, בעליית לחץ הדם, בעליית האוורור הריאתי ובפירוק שומנים וגליקוגן, אם השרירים אינם זקוקים לכל "התוספות" האלה.
התשובה טמונה באבולוציה. הכרתם אותה בעת שלמדתם על פעולת מערכת העצבים האוטונומית. נשוב ונדגיש אותה כאן. בעברו האבולוציוני הרחוק של האדם, תופעות כמו רעש פתאומי, או תנועה מהירה של משהו לא מזוהה,היו סימנים לאיום קיומי אמיתי. תחושת האיום מעוררת פחד ומתח גבוה. מערכת העצבים היא הראשונה המגיבה לסימני איום מפחידים. היא גם מעוררת תגובה מיידית: מאבק או מנוסה. ההורמון אדרנלין מכין את הגוף למאמץ ומאפשר לו להתמיד במאמץ הגופני הנדרש, בין שהאדם בורח ובין שהוא נאבק.
במצבים של איום קיומי יש אם כן יתרון לאמצעי גופני שמכין את הגוף לבריחה מהירה, או למאבק עם גורם האיום, וגם מאפשר עמידה ממושכת במאמץ של בריחה או מאבק. הפרשת האדרנלין מהווה גיבוי נוסף לפעולת המערכת הסימפתטית. אפשר לראות בה מעין אמצעי הגברה המשפר את כושרו של הגוף להתמודד עם איומים ממשיים לאורך זמן.
ומה בימינו? ההתפתחות החברתית-תרבותית של האדם הביאה לכך שלא כל מצב הנתפס כאיום מחייב לבחור רק בין בריחה למאבק. קודם כול, מצבים מפחידים רבים אינם מהווים סכנה קיומית אמיתית, גם אם נדמה שהם כאלה. בחיי היומיום, גם במצבי לחץ, אין הכרח מיידי לבחור בין מנוסה למאבק.
יתר על כן, כבר דורות רבים, אנשים מגיבים למצבים מאיימים במגוון של תגובות שונות, שאינן מחייבות מאמץ של שרירים. אבל אותו חלק של המוח שמקשר בין מידע עצבי לבין הפרשת הורמונים - ההיפותלמוס - ממשיך לפעול כפי שפעל בעבר הרחוק. לכן, גם אם אנחנו שומעים רעש חשוד ורק מטלפנים למשטרה, לא בורחים ולא נאבקים עם אף אחד, האדרנלין עדיין מופרש ומעורר בנו אותה תחושה של מצב מאיים ומפחיד.
*241*
*241*
הבדלים בין השפעה של פקודות עצביות לבין פעולת הורמונים קיימים לא רק כשמדובר בהשפעת אדרנלין על השרירים או על תפוקת הלב. ההבדלים האלה מתבטאים בכל התגובות של מערכות הגוף. התגובות לפקודות עצביות הן תמיד מהירות, מיידיות וקצרות-טווח. התגובות של איברים או מערכות להורמונים מתחילות להתבטא באיטיות, ונמשכות זמן רב יותר.
עצבים משפיעים על שרירים ועל בלוטות בדרך אחת: מעבר של דחף עצבי דרך סינפסה. הדחף העצבי עשוי לגרום לשריר להתכווץ, ולבלוטה - להפריש הורמון.
השפעות ההורמונים מגוונות יותר. חלקם העורר תהליכי ייצור בתאים של איבר המטרה. אחרים גורמים כיווץ של שרירים, ועוד אחרים גורמים דווקא פירוק של חומרים (למשל, גליקוגן לגלוקוז). האינסולין משפיע על חדירה של גלוקוז לתאים ויש הורמונים נוספים המשפיעים על מעבר חומרים דרך קרומי תאים.
באיזה מהמצבים הבאים מופרש אדרנלין? האם בכולם יש אותה חשיבות להפרשתו? נמקו את תשובתכם.
א. תחרות ריצה של 100 מטר.
ב. תחרות נגינה בפסנתר.
ג. הליכה מהירה למרחק קילומטר.
ד. עלייה ברגל לפסגת מצדה.
ה. משחק מחשב שבו השחקן אמור לעבור מסלול מכשולים.
ו. גלישה בחבל ממצוק ארבל על שפת הכינרת.
מאפייני התגובה | עצבים | הורמונים |
מהירות | -- | -- |
משך התגובה | -- | -- |
משפיעים על: | -- | -- |
סוגי תגובה | -- | -- |
*242*
*242*
בפרק זה הכרתם את מערכת הבלוטות להפרשה פנימית, המכונה גם המערכה ההורמונלית.
- למדתם שהמערכת בנויה ממספר של בלוטות שמפוזרות במקומות שונים בגוף. כל בלוטה מייצרת הורמון או כמה הורמונים ייחודיים לה, ומפרישה אותם ישירות לדם.
- המיוחד בחומרים אלו הקרויים הורמונים הוא, שכמעט כולם פועלים אך ורק על תאים מסוימים בגוף - תאי מטרה - ואינם משפיעים על תאים אחרים.
- הבלוטה הראשית במערכת היא בלוטת יותרת המוח או ההיפופיזה. היא מפרישה הורמונים המווסתים את פעילותן של שאר הבלוטות.
- בלוטת יותרת המוח מפרישה גם הורמונים המשפיעים במישרין על איברי מטרה. אחד מהם הוא ההורמון ADH המווסת מעבר מים מהכליות לדם ושומר על מאזן הנוזלים והמלחים בדם.
- הלבלב מפריש את ההורמון אינסולין, המאפשר כניסה של גלוקוז לתאים. אין לו איבר מטרה יחיד. כל תאי הגוף הם תאי המטרה שלו.
- סוכרת היא מחלה הנובעת מהפרעה בייצור ובהפרשה של אינסולין מהלבלב או מפגיעה בקולטנים לגלוקוז שנמצאים בקרומי התאים.
- הלבלב מפריש גם את ההורמון גלוקגון, אשר עם האינסולין מאזן את רמת הגלוקוז בדם.
- ההיפופיזה מפרישה את ההורמונים FSH ו-LH המווסתים את פעילותן של בלוטות הרבייה: השחלות אצל נשים והאשכים אצל גברים.
- השחלות מפרישות את ההורמונים אסטרוגן ופרוגסטרון. הורמונים אלה אחראים להתבגרות המינית של נערות, ובהמשך להבשלת ביציות בשחלות ולקיום המחזור החודשי אצל נשים.
- האשכים מפרישים את ההורהון טסטוסטרון האחראי להתבגרות המינית של נערים, לייצור תאי הזרע ונוזל הזרע לאורך חיי הגבר.
- ההיפופיזה משפיעה על בלוטת האדרנל שמפרישה את ההורמון אדרנלין. ההורמון מופרש במצבים של מאמץ גופני קיצוני או מתחשך, וגם במצבים של מתח נפשי, חרדה או התרגשות גדולה.
- האדרנלין מגביר את תפוקת הלב ואת האוורור הריאתי, מגדיל את לחץ הדם בכלי הדם שבשרירים, מזרז הפיכה של גליקוגן מהכבד לגלוקוז, ומזרז פירוק שומנים בכבד ובשרירים, כתוספת של מקורות אנרגיה. במקביל הוא מוריד את לחץ הדם במעיים, ובכך מעכב את פעילות מערכת העיכול.
*243*
- ההפרשה של הורמונים כפופה לשליטה של מנגנוני משוב שלילי. לדוגמה, כאשר יש עודף טסטוסטרון בדם של גבר, הוא מדכא הפרשה של FSH ו-LH מההיפופיזה. ירידה ברמת הטסטוסטרון בדם מעודדת הפרשה של FSH ו-LH.
- משוב שלילי פועל בתגובות הורמונליות נוספות, כגון ויסות רמת הגלוקוז בדם על ידי אינסולין וגלוקגון.
- גם עצבים וגם הורמונים מפקחים על תפקודן של מערכות הגוף ומווסתים את פעילותן. פקודות עצביות פועלות מייד והשפעתן מהירה אף נמשכת זמן קצר. הורמונים משפיעים לאט יותר, אך השפעתם היא לטווח ארוך יותר.
*244*
שם ההורמון | הבלוטה שממנה הוא מופרש | מהם האיבר או תאי המטרה שלו | כיצד הוא פועל |
-- | -- | -- | -- |
2. מהם המאפיינים של בלוטה להפרשה פנימית?
3. התבוננו באיור של בלוטת זיעה. האם זו בלוטה להפרשה פנימית? נמקו את תשובתכם.
(בספר איור, היעזר במנחה)
4. מהו המשפט הנכון בנוגע להורמונים בגוף האדם?
א. ההורמון אינסולין אינו יכול להגיע לריאות
ב. ההורמונים משפיעים על כל רקמות הגוף באותה מידה
ג. ההורמונים מועברים אל איברי הגוף על ידי זרם הדם
ד. הורמונים פועלים בדרך כלל במקום שבו הם נוצרים
5. הורמון הגדילה הוא הורמון המופרש מההיפופיזה אצל ילדים ובני נוער בגיל הגדילה, והוא מעודד התארכות של עצמות. ההורמון מגרה תאים יוצרי חומר עצם להתרבות ולהפריש את חומר העצם.
א. האם סביר למצוא את הורמון הגדילה במקומות שונים בגוף, ולא רק בעצמות? מדוע?
ב. מדוע תאי אפיתל המצפים את חלל המעי אינם מגיבים להורמון הגדילה?
6. רוב רקמת הלבלב בנויה מתאים שנקראים תאי אלפא. תאים אלה מפרישים אנזימי עיכול.
א. כיצד נקראים תאי הלבלב שמפרישים אינסולין?
*245*
ב. היכן בגוף פועל האינסולין המופרש מהלבלב, והיכן פועלים אנזימי העיכול?
ג. כיצד מגיעים אנזימי העיכול המופרשים מהלבלב ליעדם, וכיצד מגיע האינסולין לאתרי הפעולה שלו?
7. סמנו את המשפטים הנכונים ותקנו את המשפטים השגויים:
א. אסטרוגן הוא הורמון רבייה נקבי שמופרש מההיפופיזה של נשים.
ב. FSH הוא הורמון המופרש מההיפופיזה של נשים ושל גברים ומגרה את בלוטות הרבייה של שני המינים להפריש הורמונים.
ג. כאשר עולה רמת הטסטוסטרון בדמם של גברים, גוברת ההפרשה של FSH ו-LH מההיפופיזה.
ד. כאשר עולה רמת הפרוגסטרון בדמן של נשים, יורדת רמת ההורמון FSH.
ה. ההורמון LH משפיע על קיום המחזור החודשי בגופן של נשים.
ו. תחילת ההפרשה של ההורמונים FSH ו-LH מההיפופיזה כפופה להשפעה של המוח.
ז. ההורמון FSH מתחיל את תהליך ההתבגרות המינית של נערות, וההורמון LH מתחיל את תהליך ההתבגרות המינית של נערים.
ח. ההורמון טסטוסטרון מגרה את האשכים לייצר תאי זרע ונוזל זרע.
ט. ההורמונים FSH ו-LH פועלים באותו אופן בגוף של נשים ושל גברים.
י. ההורמון אסטרוגן מעורר הבשלת ביציות בשחלות של נשים.
8. כשאדם מבצע מאמץ גופני קשה לאורך זמן, ההורמון אדרנלין מופרש מבלוטות יותרת הכליה. האם הפרשה ממושכת של ההורמון עשויה להשפיע על ההומאוסטזיס? נמקו את תשובתכם.
9. אדם יוצא לריצה תחרותית של קילומטר. תפוקת הלב שלו גדלה בהשפעתם של שני גורמים: 1. מרכז בקרת הלב שנמצא בגזע המוח, מעביר ללב פקודות עצביות להגברת התפוקה. 2. בלוטות יותרת הכליה מפרישות אדרנלין.
במה שעה השפעת האדרנלין מהשפעת הפקודות של מערכת העצבים? ציינו שני הבדלים.
10. באזור הצוואר נמצאת בלוטה שנקראת בלוטת התריס (או בלוטת המגן), ובלועזית - תירואיד. הבלוטה מפרישה כמה הורמונים. אחד מהם נקרא תירוקסין. בדומה לאינסולין, איברי המטרה שלו הם רוב תאי הגוף. הוא משפיע על הקצב הכללי של חילוף החומרים בתאים.
ההיפופיזה מפרישה הורמון המגרה את בלוטת התריס להפריש את התירוקסין. כאשר רמת התירוקסין בדם עולה, נעצרת ההפרשה של ההורמון מגרה-בלוטת התריס. כאשר רמת התירוקסין בדם יורדת, גוברת ההפרשה של ההורמון מגרה התירואיד מההיפופיזה.
א. שרטטו תרשים זרימה המתאר את רצף הפעולות הללו. התחילו בהיפופיזה.
ב. איזה מנגנון ויסות פועל כאן?
*246*
11. הסתכלו בשני הגרפים, 1 ו-2.
(בספר שני גרפים, היעזר במנחה)
בגרף 1 רואים את רמות הגלוקוז בדם אצל אדם בריא, ואצל אדם חולה בסוכרת. רמות הגלוקוז נמדדו במ"ג גלוקוז לכל 100 מ"ל דם. נערכו מדידות במשך 6 שעות אחר ארוחה.
א. מי משני האנשים הוא החולה בסוכרת? סדוע?
בגרף 2 רואים את רמות הגלוקוז והאינסולין שנמדדו אצל אדם משך 24 שעות. בציר ה-x מסומנים זמני הארוחות.
ב. האם האדם בריא או חולה? מדוע?
ג. רמות הגלוקוז והאינסולין אינן מסומנות בקו אחד, אלא בשטח צבוע, המוגבל בין שני קווים. מה ההסבר לכך?
*247*
*247*
האם אפשר לחיות בלי להתרבות? אתם בוודאי יודעים שהתשובה היא כן. רבייה שונה מנשימה, מקליטה של מים ומזון מהסביבה, מתגובה לשינויים בסביבה - כל הפעולות וסימני החיים ההכרחיים לקיום שאתם מכירים.
למרות זאת, אנחנו כוללים את הרבייה בסימני החיים. מהי לדעתכם הסיבה לכך?
דברו ביניכם בצוות על השאלות הבאות. אם יש לכם תשובות שונות, כתבו את כולן.
1. האם יצורים חיים יכולים לחיות בלי להתרבות? ציינו שתי דוגמאות התומכות בתשובתכם.
2. למדתם שתאים מתרבים על ידי חלוקה לשתיים בתהליך המיטוזה. האם ההתרבות של תאים יחידים קשורה לקיומם של בעלי חיים?
3. מה היה קורה ליצורים החיים כולם אילולא היו מתרבים?
4. האם אתם מסכימים שרבייה חיונית לקיום החיים? כתבו את כל הטיעונים בעד ונגד.
בתהליך הרבייה הפרטים המתרבים מעבירים לדור הבא את התכונות התורשתיות המאפיינות אותם. הם עושים זאת על ידי העברה של גנים אל הצאצאים. העברת התכונות התורשתיות של אורגניזמים לדור הבא היא המאפשרת את המשך קיומו של המין.
עם זאת, חשוב לזכור שהצאצאים אינם זהים לחלוטין להורים. הם גם אינם זהים ביניהם. מעבר גנים מדור לדור אמנם מבטיח שהמין ככלל ימשיך להתקיים, אך בתוך תהליך הרבייה יש גם ערבוב בין גנים של דור ההורים. נוצרים צירופים חדשים של תכונות, וכך מובטחת גם שונות בין הצאצאים בדור חדש.
*248*
*248*
למה אנחנו מדגישים את השונות? לשונות יש חשיבות עצומה כגורם המניע את האבולוציה. לכל אורך ההיסטוריה מאז שהופיעו החיים, אורגניזמים מתרבים במספרים גדולים, אך לא כולם שורדים ומצליחים להעמיד דורות חדשים של צאצאים. רבים אינם עומדים בקשיי הקיום שהסביבה מציבה בפניהם. הודות לשונות, תמיד יש פרטים שהתכונות שלהם מאפשרות להם לעמוד בהצלחה רבה יותר בקשיי הסביבה. יתר על כן, כמעט בכל סביבת קיום מתרחשים שינויים לאורך זמן. חשבו למשל על חופי הים של ישראל. כל הזמן מתרחשים בהם שינויים. הרכב החול או הקרקע משתנה, לפעמים בהשפעת האדם; כיווני הרוחות מושפעים משינויי אקלים, גם טמפרטורת האוויר משתנה, וכך הלאה. צמחים ובעלי חיים שחוף הים הוא סביבת החיים שלהם, נאלצים להתמודד עם השינויים האלה. אם כל הצאצאים של יצור מסוים זהים, ולכולם חסרות תכונות שמאפשרות להם להתמודד עם שינוי סביבתי כלשהו, כל המין היה נכחד. אנחנו אומרים על כך, שהמין לא עמד בלחצי הברירה הטבעית.
השונות בין הצאצאים מעלה את הסיכוי לכך שחלק מהצאצאים בדורות החדשים יהיה מצויד בצירופי תכונות שיאפשר לו להתמודד עם השינוי ולשרוד. דבר זה נכון לכל היצורים החיים באשר הם. השונות היא מפתח להמשך קיום המין לאורך דורות, גם כאשר התנאים בסביבה משתנים ומציבים קשיים חדשים ולא מוכרים. בהמשך הפרק תלמדו איך תהליך הרבייה מבטיח את השונות.
כדי להבין איך קורים תהליכי הרבייה, עלינו להכיר תחילה את המערכת שבה התהליכים מתרחשים.
*248*
המבנה של איברי הרבייה מאפשר את קיומם של ארבעה תהליכים, ואלה הם:
א. ייצור תאי רבייה.
ב. ייצור והפרשה של הורמונים המווסתים את פעולות הרבייה.
ג. מפגש תאי רבייה של הזכר עם אלה של הנקבה.
ד. התפתחות של העובר באיבר בגוף הנקבה, המותאם לספק לו מזון והגנה.
נכיר את מבנה מערכות הרבייה של הזכר ושל הנקבה, ונראה איך הוא מאפשר את התהליכים האלה.
כדי להכיר את מבנה מערכת הרבייה, אנו חייבים להתבונן למעשה בשתי מערכות: זו של הגבר, וזו של האשה.
*249*
(בספר איור, היעזר במנחה)
(נרתיק, צוואר הרחם, חלל הרחם, רירית הרחם, דופן הרחם, שחלות, זקיק, חצוצרה צינור מוביל ביציות)
מערכת הרבייה של האשה נמצאת בחלק התחתון של הבטן והיא מוגנת על ידי עצמות האגן.
איברי מערכת הרבייה של האשה כוללים:
א. שתי שחלות
ב. בקרבת כל שחלה נמצא צינור מוביל ביציות שמכונה גם חצוצרה. לכל אשה יש שני צינורות.
ג. רחם
ד. צוואר רחם
ה. נרתיק
זהו את כל האיברים האלה באיור.
נראה איך המבנה של כל איבר מותאם לתפקודו.
בשחלות נמצאים תאים שיהפכו בעתיד לתאי רבייה נקביים - ביציות.
תאים אלה קיימים כבר בעובר ובשחלות של התינוקת, אך הם אינם בשלים. בתחילת תהליך ההתבגרות ובמשך חיי האשה, חלק מהזקיקים יבשילו ויהיו לביציות. כל ביצית-לעתיד מוקפת בשכבה אחת של תאים. הביצית הלא-בשלה והתאים המקיפים אותה נקראים זקיק ראשוני. התאים המקיפים את תא הביצית העתידי מספקים לו הזנה והגנה. פעם בחודש מבשילה ביצית אחת באחת מהשחלות. כאשר ביצית מבשילה, היא בוקעת מהזקיק ומגיעה לרחם.
אחת התופעות המעניינות ביותר בהתפתחות של כל עובר, היא הריבוי העצום של תאים שלא כולם נשארים בגוף, אפילו לפני הלידה!
כך, בכל אחת מהשחלות של עובר הנקבה נמצאים כ- 3,000,000 זקיקים ראשוניים. בכל זקיק ראשוני נמצאת ביצית אחת בלתי מפותחת. אולם רוב-רובם של הזקיקים מתנוונים ומתים בעודם בעובר. הם נעלמים לפני שהתינוקת נולדת! ורוב הזקיקים הנותרים מתים בשנות החיים הראשונות.
כך, בשחלות של נערה בגיל ההתבגרות נמצאים "רק" כ-300,000-400,000 זקיקים ראשוניים. במהלך החיים שלה כאשה רק כ-400 מהזקיקים, בממוצע, יגיעו אי פעם להבשלה עם הביציות שבתוכם. כל השאר יתנוונו וייעלמו במרוצת השנים. ריבוי דומה של תאים, שלא נשארים בגמר התפתחות העובר ונעלמים לפני הלידה, קיים ברקמות ובאיברים רבים, והבולט שבהם הוא המוח. נראה כאילו יש כאן בזבוז עצום שקשה להסביר אותו. למעשה, תופעת הריבוי של תאים "מיותרים" היא תופעה אבולוציונית מרתקת. אולי תרצו לחקור אותה.
*250*
יש מי שחושבים שבכל חודש מבשילה ביצית בשחלה אחרת, כאילו השחלות "מתחלפות" ביניהן וכל אחת משחררת בתורה ביצית אחת, כך שמכל שחלה יוצאת ביצית אחת לחודשיים. למעשה, אין זה כך בהכרח. מחקרים מצאו כי בערך אצל מחצית מהנשים ייתכן מצב שבו אותה שחלה, הימנית או השמאלית, משחררת ביצית חודש אחר חודש. יציאת ביצית בשלה מאחת השחלות מתרחשת באקראי, בלי קשר למה שאירע בחודש הקודם.
כאמור, הזקיקים בשחלות של האשה, נמצאים שם מלידתה ולמעשה עוד לפני כן. המשמעות היא שגיל הזקיקים זהה לגיל האשה. אצל אשה בת 30, הזקיקים הם בני 30, וכך הלאה. ככל שהאשה מתבגרת, הזקיקים מתבגרים אתה. יש לכך חשיבות כשמדובר בהריון בגיל מבוגר יחסית. כאשר זקיק ראשוני מבשיל בגיל מבוגר והופך לביצית, עלולים להיות פגמים בחלוקת הזיגוטה לאחר הפריה. ככל שתא מבוגר יותר, תהליך חלוקת התא חשוף יותר לאפשרות של שגיאות בהכפלת החומר התורשתי. לכן כאשר אשה נכנסת להריון בגיל מבוגר יחסית, יש חשיבות רבה לבדיקות של העובר בשלבי הריון מוקדמים.
בשחלות נמצאים גם תאים המייצרים ומפרישים הורמוני מין נקביים. הורמונים אלה, אסטרוגן ופרוגסטרון, מופרשים עם תחילת ההתבגרות, ולאחר מכן הם מופרשים במהלך המחזור המיני. הם מעודדים הבשלה של תאי ביצית, ובמקרים שבהם יש הפריה, הם תומכים בקיום ההריון.
בסמוך לכל שחלה נמצא פתח של צינור, המכונה צינור מוביל ביציות או חצוצרה (ראו איור 9.1). בין השחלה לבין פתח החצוצרה אין מגע או חיבור כלשהו. כאשר ביצית יוצאת מהשחלה, היא נמצאת חופשייה בחלל הבטן, אבל למעשה היא מגיעה מייד אל פתח החצוצרה.
בקצה כל חצוצרה נמצאות בליטות שנראות כמו אצבעות ארוכות. הן קולטות את הביצית שחרגה מהשחלה, ומכניסות אותה לפתח החצוצרה. התאים בפתח החצוצרות מכוסים בריסים זעירים, הנעים בתנועות גליות ודוחפים את הביצית פנימה. התכווצויות קלות של שרירי החצוצרה דוחפות את הביצית בהמשך דרכה אל תוך הרחם.
כאשר מתרחשת הפריה, היא נעשית בחצוצרה. לאחר ההפריה, הביצית המופרה ממשיכה בדרכה לרחם. נרחיב על כך בהמשך בתיאור של ההפריה וההריון.
@ הפנייה לאתר
היכנסו לאתר של רכס וצפו בתהליך הביוץ - יציאה של ביצית מהשחלה, כניסתה לחצוצרה והמשך דרכה אל חלל הרחם. היעזרו במילון המונחים בשוליים.
מילון מונחים
Ovulation - ביוץ
Ovary - שחלה
Menstrual cycle - מחזור הווסת
Uterus - רחם
Pituitary gland - היפופיזה (בלוטת יותרת המוח)
Follicle - זקיק
Fimbriae - ה"אצבעות" בפתח החצוצרה
Fallopian tube - חצוצרה
בצדן האחר החצוצרות נפתחות לחלל הרחם.
הרחם הוא איבר המונח במרכז אגן הירכיים, אורכו כשבעה ס"מ בממוצע, ומשקלו כ-50 גרם. דופן הרחם בנויה משכבה עבה של שרירים חזקים. החלל הפנימי של הרחם מצופה בשכבה עבה של רקמה רכה העשירה מאוד בכלי דם, שנקראת רירית הרחם. בעת הריון, רירית הרחם מתעבה מאוד, כלי הדם שנמצאים בה מסתעפים, וכמות נימי הדם גדלה במידה משמעותית.
*251*
המבנה הזה של הרחם מותאם לקליטת העובר, להזנתו, להגנה עליו ולתמיכה בהתפתחותו. השרירים החזקים ממלאים תפקוד חיוני בלידה.
נוסף על כך, נמצאים ברירית הרחם תאים המפרישים הורמונים שמשתתפים בוויסות תהלך ההריון.
החלק התחתון של הרחם בנוי כמעבר צר המכונה צוואר הרחם. צוואר הרחם מצויד גם הוא בשרירים חזקים במיוחד. שריר צוואר הרחם תומך בעובר הגדל בתהלך ההריון, ודוחף אותו במהלך הלידה אל היציאה מגוף היולדת. מצוואר הרחם אל מחוץ לגוף מוביל צינור הנקרא נרתיק (Vagina).
(בספר איור, היעזר במנחה)
*252*
נעבור לגבר. איברי מערכת הרבייה של הגבר כוללים:
א. אשכים ושק האשכים
ב. יותרת האשך
ג. צינור מוביל זרע
ד. ערמונית
ה. פין
זהו את האיברים באיור 9.3
(בספר איור, היעזר במנחה)
נראה איך מבנה האיברים משרת את תפקודם.
האשכים נמצאים בשק האשכים, מחוץ לחלל הבטן.
כל אשך מורכב ממספר עצום של צינוריות דקיקות, ארוכות מאוד ומפותלות, שבהן נוצרים תאי הרבייה הזכריים - תאי הזרע.
תאי הזרע נוצרים מתאים שנקראים תאי אב, והם נמצאים על הדפנות הפנימיות של הצינוריות היוצרות את האשכים. מאחר שהצינוריות דקות מאוד ומפותלות, אלפים מהן יכולות להידחס בתוך האשך. המבנה הזה מגדיל מאוד את שטח הפנים של הדפנות שלהן, ומאפשר להן להכיל מילונים רבים של תאי אב שמהם נוצרים תאי הזרע.
האשכים ירדו או לא ירדו?
כאשר נולד תינוק זכר לאחר שמוודאים שהוא נושם כהלכה ומצבו תקין לגמרי, בודקים אם האשכים שלו ירדו לשק האשכים. לעתים רחוקות קורה שהאשכים, שהם בריאים לכל דבר, ואינם יורדים לשק האשכים לפני הלידה.
*253*
למצב כזה קוראים "אשכים טמירים" (טמיר = חבוי, מוסתר). אם נולד תינוק עם אשכים טמירים, עוקבים אחר מצבם בבדיקות השגרתיות של התפתחות התינוק.
ברוב-רובם של המקרים, האשכים יורדים כעבור ימים או שבועות מעטים. אם הם נותרים בחלל הבטן במשך כמה חודשים, משחררים אותם לתוך שק האשכים בניתוח פשוט. שהייה ממושכת מדי של האשכים בחלל הבטן מסוכנת, וזאת משום, שכאמור, תאי הזרע מתפתחים בצורה תקינה בטמפרטורה של 35 מעלות צלזיוס. טמפרטורת פנים הגוף, הקרובה ל-37 מעלות, מסכנת את התפתחותם.
התפתחות תאי הזרע אמנם אינה מתחילה בילדות אלא בשלב מאוחר יותר, עם תחילת ההתבגרות. אולם הטיפול הדרוש לשחרור אשכים טמירים נעשה אצל התינוק משני טעמים: ראשית, ייתכן שתהליכים מסוימים המקדימים את ייצור תאי הזרע מתחילים מוקדם יותר, ושנית, לא רצוי להשאיר ילד קטן שמראהו החיצוני שונה במידה משמעותית מזו של בני גילו. ניתוח קל בגיל שבו עדיין אין מודעות למראה הגוף יכול לחסוך אי נעימות או אף מצוקה בעתיד.
הצינוריות מתלכדות בקצותיהן לצינור אחד, היוצא מהאשך. הקטע הראשון שלו שנמצא מחוץ לאשך, נקרא יותרת האשך. בחלק זה, שהוא ארוך מאוד (כחמישה מטרים!) ומפותל מאוד, נאגרים תאי הזרע הנוצרים בצינוריות האשך. התאים הנאגרים ביותרת האשך עוברים שם את השלב המסיים את תהליך הבשלתם.
כמה מקום אגירה דרוש לתאי הזרע? ובכן, במשך יממה אחת נוצרים באשך בין 200 ל-300 מיליון תאים שעשויים להבשיל לתאי זרע! אם כי רק מחצית מהם מבשילים לכלל תאי זרע חיים המסוגלים להשתתף בהפריה.
ההמשך של יותרת האשך הוא צינור דקיק ומפותל - צינור מוביל זרע. צינור זה יוצא משק האשכים (ראו איור 9.3). שני הצינורות מובילי הזרע משני האשכים מתלכדים לצינור מוצא משותף המגיע אל פתח הפין. דרך פתח זה יוצאים תאי הזרע בעת המגע המיני. הם יוצאים עם נוזל הזרע. נוזל הזרע נוצר בשלוש בלוטות שנמצאות קרוב מאוד לאשכים מעט מתחתיהם. הבלוטה הבולטת ביותר נקראת ערמונית. הערמונית מייצרת ומפרישה את רוב נוזל הזרע.
נוזל הזרע מכיל חומרים מזינים החיוניים לקיומם ולהתפתחותם של תאי הזרע, ומסייע להם בעת ההפריה, כאשר תאי הזרע מגיעים אל הביצית שבגוף האשה. בדופנות הפין נמצאת רקמה עשירה מאוד בכלי דם. בעת גירוי מיני, כלי הדם של הפין מתמלאים בדם, ומקשיחים את הפין. זהו מצב הזקפה, המאפשר לפין לחדור אל הנרתיק של האשה.
שלא כמו אצל הנקבה, הנולדת עם תאי רבייה לא בשלים, התינוק הזכר נולד בלי תאי זרע כלל. תאי זרע מתחילים להיווצר ולהבשיל באשכיו רק בגיל ההתבגרות. בדומה לשחלות הנקבה, גם באשכים נמצאים תאים המייצרים ומפרישים הורמונים הקשורים לתהליכי רבייה.
אצל עובר זכר האשכים מתפתחים בחלל הבטן, ויורדים לשק האשכים ממש לפני הלידה. שק האשכים נמצא מחוץ לחלל הבטן. הטמפרטורה בו נמוכה מזו של פנים הגוף - היא מגיעה ל-35 מעל1ת צלזיוס בלבד. במחקרים נמצא כי ייצור תאי הזרע של האדם (וגם של יונקים רבים אחרים) חייב להיעשות בטמפרטורה נמוכה מזו השוררת בתוך הגוף, שהיא בין 36.5 ל-36.9 מעלות.
*254*
"גיל ההתבגרות" - זה המקום שבו אתם נמצאים עכשיו. כולם אומרים לכם את זה, וגם בלי שיאמרו, אתם יודעים בעצמכם. זה לא התחיל היום. אצל כל אחד וכל אחת מכם זה התחיל בזמן אחר. להתבגרות יש הרבה סימנים. כאן נתמקד בסימנים הקשורים לגוף. איברי הרבייה נקראים סימני מין ראשוניים. אצל בנות אלה השחלות, הרחם וכל המערכת הנקבית. אצל בנים, האשכים, הפין וכל המערכת הזכרית. בגיל ההתבגרות מתחילים להופיע בגוף שינויים שנקראים סימני מין משניים. הם אינם זהים אצל כל הנערים או הנערות, אבל יש בהם כמה פרטים המשותפים לרוב בני האדם.
1. חפשו באתרים מתאימים, בספרי לימוד אחרים ובמקורות נוספים שנמצאים בספרייה, וכתבו מה הם סימני המין המשניים. אתם יכולים לכתוב רק על סימני המין המשניים שמתאימים למין שלכם, או על אלה של שני המינים, כרצונכם.
2. האם המידע שמצאתם מתאים למה שאתם מרגישים? כתבו במה הוא מתאים ובמה אינו מתאים.
3. איך אתם מעדיפים להגדיר את גיל ההתבגרות? כתבו את ההגדרה שלכם לגיל ההתבגרות.
4. ציינו שני דברים חיוביים שאתם מקשרים עם גיל ההתבגרות, ושני דברים שליליים. יש משהו בגיל ההתבגרות שהייתם מוותרים עליו, אילו הביולוגיה הייתה מקשיבה לרצונות שלכם?
הגורמים האחראיים לשינויים בגוף מקורם במוח! גיל ההתבגרות מתחיל כאשר ההיפותלמוס, שהוא חלק מהמוח כזכור לכם, מפריש חומרים שנקראים "גורמים משחררים". בפרק השביעי העוסק בהורמונים למדתם כי חומרים אלה פועלים בהורמונים, אף שהם נוצרים על ידי תאי עצב, ולא על ידי תאי בלוטה. איבר המטרה של הגורמים המשחררים האלה הוא ההיפופיזה. בהשפעתם היא מתחילה לייצר ולהפריש לדם את ההורמונים שמעוררים לפעולה את בלוטות המין - השחלות של הנערות והאשכים של הנערים.
*255*
אצל הנערה, הפעילות בהיפותלמוס, ובעקבותיה פעילות ההיפופיזה, מתרחשות בצורה מחזורית, ומכוונות את תהלך המחזור החודשי.
אצל הנער, לאחר שהחלה הפעילות בהיפותלמוס היא נמשכת באופן רצוף במשך כל חייו.
לסיכום הנושא, ראו את התרשים הבא:
(בספר תרשים, היעזר במנחה)
היפותלמוס - גורם משחרר - היפופיזה - FSH - שחלות - הורמוני מין נקביים: אסטרוגן, פרוגסטרון - סימני מין משניים נקביים, הבשלת זקיקים, ביוץ, מחזור וסת
היפותלמוס - גורם משחרר - היפופיזה - FSH - אשכים - הורמוני מין זכריים: בעיקר טסטוסטרון - סימני מין משניים זכריים, ייצור תאי זרע, ייצור נוזל זרע
היפותלמוס - גורם משחרר - היפופיזה - LH - אשכים - הורמוני מין זכריים: בעיקר טסטוסטרון - סימני מין משניים זכריים, ייצור תאי זרע, ייצור נוזל זרע
היפותלמוס - גורם משחרר - היפופיזה - LH - שחלות - הורמוני מין נקביים: אסטרוגן, פרוגסטרון - סימני מין משניים נקביים, הבשלת זקיקים, ביוץ, מחזור וסת
*256*
*256*
בפרק השביעי למדתם על ההורמונים FSH ו-LH. עכשיו תכירו את פעילותם בתהליכי הרבייה. קראו שם על הפירוש של שמותיהם.
בגופו של הגבר, מעת שהגיע לגיל ההתבגרות, ההפרשה של ההורמונים נשמרת ברמה יציבה לאורך זמן. המשוב השלילי שמופעל על ידי רמת הטסטוסטרון בדם על ההפרשה של FSH ו-LH מההיפופיזה, מבטיח שרמתו תישמר בטווח התקין. בהתאם לכך, הייצור של תאי הזרע ונוזל הזרע נמשך ברציפות במשך כל חייו הבוגרים של הגבר. שינויים מסוימים עשויים להתרחש בגילים מבוגרים, והם יכולים להתבטא בירידה מסוימת בפוריות עם הזקנה. שינויים אלה שונים מאדם לאדם.
בגוף האשה ההורמונים המווסתים את פעילות השחלות מופרשים במחזור חודשי.
המחזור החודשי של האשה כולל שני תהליכים מרכזיים המתקיימים במקביל:
1. ביוץ - ביצית מבשילה בשחלה וחורגת ממנה החוצה.
2. הכנה של הרחם לקליטת עובר.
אם לא חלה הפריה, מופיע דימום הווסת.
נתאר את המחזור החודשי תוך התמקדות בשני תהליכים אלו. היום הראשון של דימום הווסת נחשב ליום הראשון של המחזור. ואלה אירועי המחזור:
1. המחזור החודשי מתחיל בהפרשה של ההורמון FSH מההיפופיזה. הסימן החיצוני של תחילת המחזור הוא התחלה של דימום הווסת.
2. בהשפעת ההורמון מתחילה ביצית אחת, באחת השחלות, להבשיל. הזקיק המקיף אותה גדל ומתפתח. תהליך ההבשלה נמשך כ-14 יום. הזקיק הבשל מפריש את ההורמון אסטרוגן, שיש לו שני איברי מטרה:
א. הרחם. האסטרוגן מעודד את התפתחות רירית הרחם.
ב. ההיפופיזה. האסטרוגן המגיע לרמה גבוהה בדם מפעיל משוב שלילי, וגורם לירידה בהפרשת FSH. במקביל לירידה בהפרשת FSH גוברת הפרשת LH מההיפופיזה.
3. בהשפעת ה-LH הזקיק מגיע לגמר ההבשלה. הוא מתבקע, והביצית יוצאת ממנו ונקלטת בחצוצרה הסמוכה. אירוע זה נקרא ביוץ.
בתאי הזקיק שנשארו בשחלה מצטבר פיגמנט (צבען) צהוב, לכן הם נקראים גופיף צהוב.
*257*
(בספר איור, היעזר במנחה)
- רמות יחסיות של הורמוני היפופיזה בדם
- רמות משתנות של הורמוני השחלה בדם
- זקיק ראשוני, זקיק גדל, זקיק בשל, ביוץ, גופיף צהוב, התנוונות גופיף צהוב
*258*
4. בערך החל ביום השישי של המחזור, תתחיל תהליך ההכנה של הרחם לקליטת עובר. רירית הרחם צומחת ומתעבה בהדרגה, ונימי דם רבים חודרים לתוכה מדופן הרחם. התפתחות זו מגיעה לשיאה בימים שלפני הביוץ ואחריו.
5. הגופיף הצהוב שנותר בשחלה מפריש את ההורמון פרוגסטרון. הורמון זה, עם האסטרוגן שמופרש מהשחלה, הם המגבירים את הצמיחה של רירית הרחם והכנתה לקליטת עובר.
6. אם אין הפריה: הביצית נשארת בחצוצרה כ-24 שעות. אם אין מפגש עם תא זרע, כעבור 24 שעות הביצית מתפרקת. מייד לאחר מכן, השכבה החדשה של רירית הרחם מתחילה להתפרק ולנשור. נימי הדם הרבים הממלאים את הרירית נקרעים. שרידי הרירית עם הדם שזרם בנימים יוצאים דרך צוואר הרחם והנרתיק אל מחוץ לגוף. זהו דימום הווסת.
במקביל, הגופיף הצהוב שנותר בשחלה מתפרק ונעלם.
הדימום מתחיל כשבועיים לאחר הביוץ. התחלת הדימום מסמנת את סיומו של המחזור החודשי ותחילתו של מחזור חדש.
אם תאי זרע מגיעים אל מערכת הרבייה של האשה בזמן שביצית נמצאת באחת החצוצרות, יכולה להתרחש הפריה. מבין כ-150-300 מיליון תאי זרע שמגיעים אל גוף האשה, רק אחד יכול להתלכד עם הביצית ולהפרות אותה. ולא - אין כאן בזבוז של תאים. היכולת של תאי הזרע להגיע אל הביצית תלויה בכך שהם מוקפים כמות גדולה של תאים ושל נוזל זרע. נוזל הזרע מספק לתאי הזרע תנאי סביבה חיוניים לקיומם, ומאפשר להם לנוע במעברם מהנרתיק אל הרחם ומשם לחצוצרות.
תאי הרבייה, הביציות ותאי הזרע, נקראים בשם כולל גמטות. בתהליך ההפריה ביצית ותא זרע מתלכדים לתא יחיד שנקרא זיגוטה.
*259*
תאי הרבייה שונים לא רק בשם. יש ביניהם הבדלים חשובים שכדאי להכיר אותם.
המאפיין | ביצית | תא זרע |
קוטר | 0.1 מ"מ (בערך פי 10,000 יותר מתא זרע) | 3.1*5.1 מיקרומטר (1 מיקרומטר = מיליונית מטר) |
צורה | כדור | צורת דסקית צרה ומאורכת. בקצה אחד - זנב באורך 50 מיקרומטר |
תכולת התא | גרעין, אברונים, ציטופלזמה עשירה בחומרים מזינים | מכיל גרעין, וכמעט ללא ציטופלזמה |
תנועה | חסר כושר תנועה | שוחה בסביבה נוזלית בעזרת תנועות הזנב |
הסבירו איך המבנה של כל תא רבייה מותאם לתפקודו.
בתחילת הפרק נאמר שתהליכי הרבייה מאפשרים לא רק את המשך קיומם של המינים של יצורים חיים, אלא גם שונות בתכונות של דורות חדשים, שאינם זהים לדורות ההורים שהביאו אותם לעולם. נראה אלו תהליכים המתרחשים במהלך ההפריה מאפשרים את הופעת ההבדלים בתכונות בין צאצאים להורים.
התאים של כל יצור חי מכילים מספר כרומוזומים שאופייני למין הביולוגי של היצור. הכרומוזומים נמצאים בגרעין התא. בכרומוזומים נמצאים גנים, המכתיבים את התפתחות התכונות של היצור החי. בכל התאים בגופו של כל יצור, הכרומוזומים, עם הגנים שהם נושאים, נמצאים בזוגות. תאים שמכילים זוגות של כרומוזומים נקראים תאים דיפלואידים אצל האדם מספר הכרומוזומים הוא 46. בכל תא בגופנו יש 23 זוגות של כרומוזומים.
יוצאי הדופן הם הגמטות. כל גמטה, ביצית או זרע, מכילה מחצית ממספר הכרומוזומים שיש בכל תאי הגוף האחרים. מכאן, תאי זרע וביציות של האדם מכילים רק 23 כרומוזומים בגרעיני התאים - כרומוזום יחיד מכל זוג. תא המכיל מחצית ממספר הכרומוזומים האופייני למין הביולוגי, נקרא תא הפלואידי. המגטות הן תאים הפלואידים.
*260*
(בספר איור, היעזר במנחה)
חצי מספר הכרומוזומים: ביצית - חצי מספר הכרומוזומים - תא זרע
(הפריה)
זיגוטה
(חלוקת תאים)
עובר
(הריון, התפתחות ולידה)
ילוד
מה היה קורה אילו מספר הכרומוזומים בתאי הרבייה היה זהה למספרם בתאי הגוף?
במפגש הביצית והזרע, כל תא נושא בגרעין שלו נציג אחד מכל זוג כרומוזומים הומולוגיים. בזרע יש נציג אחד לכל זוג כרומוזומים הומולוגיים של האב, ובביצית יש נציג אחד לכל זוג כרומוזומים הומולוגיים של האם. כאשר תא זרע וביצית מתלכדים, הזיגוטה מכילה מספר כרומוזומים כפול, בדומה לכל שאר התאים. גרעין הזיגוטה מכיל ייצוג שווה של החומר התורשתי המגיע מכל הורה.
עכשיו אפשר לשאול, אם כל זיגוטה מכילה מחצית מהמטען הגנטי של כל הורה, האם לא נצפה שכל צאצא יהיה בדיוק "תערובת חצי-חצי" של שני ההורים? אבל אנחנו יודעים שבמציאות אין זה כך. ילדים עשויים להיות דומים מאוד לאחד ההורים ולא לאחר, או שונים מאוד משניהם. מי שמגדל חיית מחמד, יודע שזה המצב גם אצל בעלי חיים. איך נוצרת השונות הזאת?
*261*
כדי להבין את התהליך, עליכם להכיר שלב חשוב בייצור הגמטות בשחלות ובאשכים. כאמור, הגמטות הן תאים הפלואידים הן נוצרות בשחלות ובאשכים בתהליך שנקרא מיוזה, ובעברית - חלוקת הפחתה.
המיוזה מתחילה כמו תהליך המיטוזה המוכר לכם מלימודיכם הקודמים. לאחר היעלמות קרום הגרעין, הכרומוזומים מסתדרים לאורך קו המשווה של התא. אולם בניגוד למיטוזה, במיוזה כל שני כרומוזומים הומולוגים מסתדרים זה מול זה. בהמשך התהליך הכרומוזומים ההומולוגים נודדים לקצוות מנוגדים של התא, ולאחר מכן התא כולו מתחלק. בדרך זו נוצרים שני תאי בת הפלואידים, המכילים מחצית ממספר הכרומוזומים של תאי הגוף.
אולם במהלך המיוזה מתרחש תהליך נוסף, שהוא המאפשר את השונות בין פרטים הנולדים לאותו זוג הורים.
בעת שהכרומוזומים ההומולוגיים נמצאים זה מול זה בקו המשווה של התא, מתרחש ביניהם תהליך שנקרא שחלוף. קטעים של כרומוזומים בני זוג הצמודים זה אל זה עשויים להתחלף ביניהם בצורה אקראית לגמרי. עקב כך נוצר ערבוב של הגנים שנמצאים בכרומוזומים אלה. התוצאה היא שתאי הזרע באשכים והביציות בשחלות מכילים צירופים חדשים של גנים, שאינם זהים לצירופים שלהם בכרומוזומים בשאר תאי הגוף. בעת ההפריה הגרעינים של תא הזרע ושל הביצית מתלכדים בתא החדש - הזיגוטה. הכרומוזומים של הזיגוטה אינם רק ערבוב פשוט של "מחצית מהאב ומחצית מהאם". עקב השחלופים שהתרחשו בעת ייצור הגמטות, כל זיגוטה מכילה צירופי תכונות חדשים, שלא היו אצל אף לא אחד משני ההורים.
(בספר איור, היעזר במנחה)
חקר האבולוציה מראה בבירור שראשיתם של החיים, של כל צורות החיים, הייתה במים. יש לכך ראיות רבות מכל תחומי המחקר. אחת הראיות המוצקות ביותר זו העובדה שהעוברים של כל בעלי החיים יכולים להתפתח בסביבה מימית בלבד בתוך גוף האם או מחוצה לו. דבר זה נכון גם לעובר האדם, שיכול להתקיים רק בסביבה מימית. תופעה זו - התפתחות של עוברים בסביבה מימית בלבד - המשותפת לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ, היא עדות נוספת לכך שכל היצורים החיים התפתחו מיצורים קדומים שחיו במים.
*262*
השונות המופיעה במעבר בין דורות היא זו המאפשרת למינים השונים של יצורים חיים לשרוד לאורך זמן בעולם שתנאי הסביבה בו משתנים גם הם. בתחילת הפרק הזכרנו כדוגמה לכך את השתנות התנאים השוררים בקרבת חוף הים בישראל. תהליכי הרבייה תורמים לכך שתכונות חדשות המופיעות באקראי יכולות לעבור מהדור שבו הופיעו, לדור הבא. אם תכונה חדשה משפרת את סיכויי ההישרדות וההתרבות של היצור, היא תעבור לצאצאיו, ובכך תתרום לאבולוציה של המין.
זמן קצר לאחר שנוצרה, הזיגוטה מתחילה להתחלק בחלוקת מיטוזה. מתקבלים שני תאים זהים. הזיגוטה היא למעשה התא הראשון של מישהו חדש: עובר, שתכונותיו הן שילוב של תכומת הוריו, ותכונות חדשות שאין לאף אחד מהם.
תאי העובר ממשיכים ומתחלקים. החלוקות הראשונות של תאי העובר מתרחשות בזו אחר זו, והתאים החדשים לא מספיקים לגדול כלל. כל תא חדש קטן בערך פי שניים מהתא שקדם לו.
מה היתרון בכך שהביצית עשירה בחומרים מזינים?
נוצר כדור תאים שאינו גדול בהרבה מהביצית שהופרתה. בתחילת קיומו, העובר נמצא בחצוצרה. הוא מגיע לרחם כארבעה ימים לאחר שנוצר, ורק עם הגיעו לרחם מתחיל תהליך גדילתו.
*263*
*263*
בהפריה חוץ-גופית,מחדירים לגוף האשה ביצית מופרה אחת, או יותר, שהופרו על ידי תאי זרע מחוץ לגוף. בעבר קראו לתהליך "הפריית מבחנה", אך הוא לא נעשה במבחנה אלא בצלחת מעבדה שנקראת צלחת פטרי.
הפריה חוץ גופית נועדה לסייע לבני זוג שמבקשים להביא ילד לעולם והסיבות שונות אינם יכולים להגיע להפריה בכוחות עצמם.
בתחילת התהליך האשה מקבלת טיפול הורמונלי, שתעודד הבשלה של זקיקים רבים בשחלות. בהמשך שואבים מהשחלות תאי ביצה בשלים, ומעבירים אותם לכלי המכיל נוזל שמזין את הביציות ותומך בתהליך ההפריה.
בשלב הבא מוסיפים לכלי תאי זרע. אלה מתלכדים עם הביציות - זרע אחד עם ביצית אחת. בשיטה זו, ההפריה עצמה מתרחשת בדרך דומה למה שקורה בחצוצרות: תאי הזרע שוחים בנוזל ומגיעים לביציות.
בעת האחרונה (הדברים נכתבים ב-2015) יש כבר מרפאות פוריות במקומות שונים, שבהן הרופאים יכולים להחדיר זרע יחיד לביצית. זה הליך מורכב יותר הדורש מכשור ומיומנות ברמה גבוהה.
הזיגוטה מתחלקת בכלי ההפריה. כאשר העובר המתפתח מהזיגוטה מגיע לגודל של 16 או 32 תאים, מחדירים אותו לרחם. האשה שקולטת את העובר מקבלת לפני כן הורמונים המכינים את הרחם להריון. אלה אותם הורמונים אשר בהפריה רגילה המתרחשת בעקבות ביוץ, מופרשים מהגופיף הצהוב.
(בספר איור, היעזר במנחה)
תא זרע (שאינו נראה כאן) מוחדר במחט לביצית המוחזקת בפתח של צינורית זכוכית
*264*
א. במצבים שבהם כמות תאי הזרע של הגבר קטנה מדי, או שכושר התנועה של תאי הזרע ירוד. מקובל לאסוף תאי זרע מגבר כזה לאורך זמן מה, ולשמור אותם בהקפאה. לאחר שנאספת כמות מספקת, משתמשים בהם להפריה. לעתים רחוקות אין לגבר תאי זרע חיים בכלל. במקרים כאלה, אם יש נכונות מצד בני הזוג, נעזרים בתרומת זרע מבנק זרע.
ב. במצבים שבהם יש בעיה כלשהי באיברי הרבייה של האשה, כגון חצוצרות סתומות שאינן מסוגלות לקלוט את הביציות החורגות מהשחלות. במקרים אלה שואבים את הביציות משחלות האשה, מפרים אותן מחיץ לגוף ומחזירים את העוברים לרחם.
ג. קורה שאשה רוצה בילד אך אינה מסוגלת להרות בגלל ליקוי במבנה הרחם, או בגלל מחלה כלשהי. במקרה כזה אפשר להפרות ביציות שלה בזרע של בן זוג או מתרומת זרע, ולהחדיר את העובר לרחם של אשה אחרת, שמוכנה לשמש כפונדקאית.
ד. לחלופין, קורה שגבר או אשה חייבים לעבור טיפולים רפואיים שעלולים לפגוע באשכים או בשחלות. במקרה שצפוי טיפול כזה, שואבים ביציות משחלות האשה, או אוספים זרע של הגבר ושומרים אותם בהקפאה. כאשר האנשים מחליטים שהם רוצים להוליד, מפרים ביציות בהפריה חוץ-גופית ומחזירים את העוברים לרחם האשה, או לרחם של פונדקאית.
ה. הפריה חוץ-גופית מסייעת גם במקרים נדירים שבהם יש חשש להעברת מחלה תורשתית קשה. אם יש סיכון ללידת יילוד הלוקה במחלה, מבצעים הפריה חוץ גופית, ובודקים את ההרכב הגנטי של תאי העובר בכלי המעבדה לפני החזרתו לרחם.
כיום אפשר לשמור עוברים בני 8-16 תאים מהפריה חוץ-גופית בהקפאה במרפאות פוריות לאורך שנים.
בדרכו לרחם העובר המכיל כמה עשרות תאים נדחף על ידי הדפנות השריריות של החצוצרה, ולאחר מכן של הרחם. ברחם הוא מתמקם על הדופן, צמוד לרירית העשירה בכלי דם, בתהליך שנקרא קינון, כאילו היה גוזל בקן. עם זאת, בבים מכנים את התהליך בשם השרשה.
בתחילת הקינון העובר בנוי מ-100 תאים בערך. רק כמחצית מהם יהיו בהמשך תאי גופו של העובר המתפתח. המחצית האחרת משתתפת בבנייה של איבר המקשר בין העובר לרחם האם - השליה. השליה נוצרת מתאים של השבר ומכלי דם של האם, שנמצאים ברירית הרחם. עד שהשליה מתפתחת, העובר ניזון מחומרי הזנה שהיו בביצית.
*265*
מרגע הקינון ואילך יגדל העובר ויתפתח במהלך ההריון, במשך כ-40 שבועות בממוצע. בזמן זה הוא ישתנה לבלי הכר.
(בספר איור, היעזר במנחה)
ביצית מופרה
שלב 2 תאים
שלב 4 תאים
שלב 8 תאים
שלב 16 תאים
בלסטוציסט
עובר - 4 שבועות
עובר - 10 שבועות
עובר - 16 שבועות
עובר - 20 שבועות
השינויים בגודל ובצורה הנראים בתמונות אינם מעידים על השינויים העצומים שחלים בעובר המתפתח. כל מערכות הגוף המורכבות שהכרתם מתפתחות בו, מתאים שמתחלקים ומתרבים, המצטרפים לרקמות שונות ובונים איברים שונים. בסופו של התהליך ייצא לאוויר העולם אדם שלא היה בו קודם.
זו המשמעות המלאה של תופעת הרבייה: מדור הורים נולד דור חדש של צאצאים.
*266*
*266*
בפרק זה למדתם על תופעת הרבייה, שהיא אחד מסימני החיים של כל היצורים החיים.
- הרבייה אמנם אינה הכרחית לקיומו של כל פרט בפני עצמו, אך היא מאפשרת את המשך קיומם של יצורים חיים לאורך זמן.
- הרבייה מאפשרת גם הופעה של שונות בין יצורים חיים. השונות היא תנאי להתפתחות מינים חדשים בתהלך האבולוציה.
- הכרתם את המבנה של מערכת הרבייה אצל האשה. איברי המערכת הם שחלות, רחם, חצוצרות, צוואר רחם ונרתיק. ראיתם איך מבנה האיברים מותאם לתפקודם.
- הכרתם את המבנה של מערכת הרבייה אצל הגבר. איברי המערכת הם אשכים, צינורות מובילי זרע, יותרת האשך, ערמונית ופין. ראיתם איך מבנה האיברים מותאם לתפקודם.
- התפקוד של מערכות הרבייה אצל אשה ואצל גבר מווסת על ידי מערכות התיאום והוויסות של הגוף: מערכת העצבים והמערכת ההורמונלית.
- ההיפותלמוס מפריש גורמים משחררים המעוררים את ההיפופיזה (בלוטת יותרת המוח) להפריש את ההורמונים FSH ו-LH. איברי המטרה של הורמונים אלה הם השחלות אצל האשה והאשכים אצל הגבר.
- בגוף הגבר ההורמונים מההיפופיזה מעוררים את האשכים להפריש הורמוני מין זכריים, שהחשוב שבהם הוא טסטוסטרון. הטסטוסטרון מעודד את התבגרות האשכים. עם ההורמון LH הוא מעודד ייצור תאי זרע באשך, וייצור נוזל זרע בערמונית ובבלוטות נוספות. תאי הזרע שנוצרים באשך נאגרים ביותרת האשך.
- בגוף האשה ההורמונים FSH ו-LH מופרשים במחזוריות מההיפופיזה. הם מקיימים את המחזור החודשי של הבשלת זקיקים בשחלות.
- במהלך המחזור זקיק אחד מבשיל בשחלה אחת. תאי הזקיק מפרישים אסטרוגן, המפעיל משוב שלילי על ההיפופיזה. עם עליית האסטרוגן בדם, מתמעטת הפרשת ה-FSH, וגוברת הפרשת ה-LH.
- כאשר רמת ה-LH בדם מגיעה לשיא, מתרחש ביוץ. הביצית חורגת מהשחלה ומגיעה לחצוצרה, והזקיק שנותר הופך לגופיף צהוב ומפריש את ההורמון פרוגסטרון.
- הביצית שוהה בחצוצרה כ-72 שעות, ובמהלך הזמן הזה היא יכולה להיות מופרה.
- בהשפעת הפרוגסטרון והאסטרוגן, רירית הרחם מתעבה מאוד ומתמלאת כלי דם, כהכנה לקליטת עובר.
*267*
- אם אין הפריה, הביצית מתנוונת ונעלמת, ורירית הרחם המעובה נושרת בליווי דימום - זו הווסת. הגופיף הצהוב מתפרק.
- הפריה היא התלכדות של ביצית עם תא זרע. הכרתם את ההבדלים בין תאי הרבייה האלה, השונים בגודל, בצורה, בתכולת התא ובכושר התנועה שלהם. למדתם שכל תא רבייה מכיל רק מחצית ממספר הכרומוזומים שיש בשאר תאי הגוף.
- ראיתם איך תהליך השחלוף המתרחש בעת ייצור הגמטות מאפשר הופעה של שונות בין הצאצאים להורים. השחלוף מסביר גם את השונות בתכונות בין צאצאים של אותו זוג הורים.
- השונות נובעת ממפגש הכרומוזומים של האב ושל האם בזיגוטה, ומתהליכי שחלוף שאירעו בשלב ייצור הגיטות.
- אם חלה הפריה, נוצרת זיגוטה, המתחלקת והופכת לעובר. העובר נע במשך שלושה-ארבעה ימים בחצוצרה ומגיע לרחם. שם הוא מקנן, גדל ותתפתח.
*268*
התהליך | איבר/ים במערכת הנקבית | איבר/ים במערכת הזכרית |
ייצור תאי זרע | -- | -- |
ייצור והפרשה של הורמוני רבייה | -- | -- |
אגירה של תאי זרע | -- | -- |
הבשלה של ביציות | -- | -- |
הפריה | -- | -- |
2. ההורמון טסטוסטרון מפעיל משוב שלילי על ההיפופיזה. תארו איך מתבצע המשוב השלילי הזה.
3. ציינו שתי התאמות של מבנה הרחם לתפקודו.
4. ציינו התאמה אחת של מבנה האשך לתפקודו.
5. לאחר שהביצית מופרה, היא הופכת לזיגוטה. מהזיגוטה מתחיל להתפתח העובר. איזה מרכיב במבנה הביצית מאפשר את ההתרבות המהירה של התאים בימים הראשונים לקיומו של העובר?
6. סמנו את המשפטים הנכונים ותקנו את השגויים:
א. עלייה ברמת האסטרוגן בדם גורמת לביוץ.
ב. ההורמון FSH מופרש רק מההיפופיזה של נשים.
ג. ההורמונים FSH ו-LH מעודדים הפרשת טסטוסטרון מהאשכים.
ד. הטסטוסטרון חיוני לייצור תאי זרע באשכים.
ה. ככל שמופרש יותר טסטוסטרון מהאשכים, גוברת ההפרשה של FSH מההיפופיזה.
ו. ככל שעולה רמת האסטרוגן בדם, מתמעטת ההפרשה של FSH מההיפופיזה.
ז. תאי זרע נמצאים באשכים של תינוק זכר מרגע הלידה.
ח. כל תינוקת נולדת עם כל תאי הביצה שיהיו לה במשך כל חייה.
ט. הגופיף הצהוב משתתף בהכנה של הרחם לקליטת עובר.
י. דימום הווסת מתרחש עקב התפרקות הגופיף הצהוב.
יא. בכל גמטה נמצאים כל הכרומוזומים שיש בתאי הגוף של הזכר ושל הנקבה.
יב. שחלוף מאפשר לכרומוזום של האב להתחלף בכרומוזום של האם.
יג. הפריה חוץ-גופית יכולה לאפשר הריון במקרים של בעיית פוריות אצל גברים בלבד.
יד. כל יילוד מכיל את כל התכונות התורשתיות של שני ההורים.
סוף הספר