I. Khái quát hệ tuần hoàn

Ở động vật, hệ vận chuyển được gọi là hệ tuần hoàn. Hệ tuần hoàn có chức năng vận chuyển các chất từ bộ phận này đến bộ phận khác, đảm bảo các hoạt động sống của cơ thể.

Hệ tuần hoàn của động vật cấu tạo từ ba bộ phận:

Trong hệ thống mạch máu, động mạch gồm các mạch máu từ lớn đến nhỏ, có chức năng đưa máu từ tim đến các cơ quan. Tĩnh mạch gồm các mạch máu từ nhỏ đến lớn, có chức năng đưa máu từ các cơ quan về tim. Mao mạch nối động mạch nhỏ nhất với tĩnh mạch nhỏ nhất, là nơi thực hiện trao đổi chất giữa máu và tế bào cơ thể.

II. Các dạng hệ tuần hoàn

Hệ tuần hoàn ở động vật bao gồm các dạng sau:

Hệ tuần hoàn ─── Hệ tuần hoàn hở
              └── Hệ tuần hoàn kín ─── Hệ tuần hoàn đơn
                                    └── Hệ tuần hoàn kép

1. Hệ tuần hoàn hở

Hệ tuần hoàn hở có ở đa số động vật thuộc ngành Chân khớp và một số loài Thân mềm.

Hệ tuần hoàn hở có những đặc điểm sau:

• Tim bơm máu vào động mạch với áp lực thấp, máu chảy vào xoang cơ thể trộn lẫn với dịch mô tạo thành hỗn hợp máu – dịch mô, gọi chung là máu.
• Máu trao đổi chất trực tiếp với tế bào cơ thể, sau đó trở về tim theo các ống góp.
• Máu chảy trong động mạch dưới áp lực thấp nên tốc độ máu chảy chậm, tim thu hồi máu chậm.

Đường đi của máu: Tim → Động mạch → Xoang cơ thể (trao đổi chất trực tiếp với tế bào) → Ống góp → Tim.

Gọi là hệ tuần hoàn “hở” vì giữa mạch đi từ tim (động mạch) và mạch đến tim (ống góp) không có mạch nối (mao mạch) — máu thoát ra khỏi mạch, tràn vào xoang cơ thể.

2. Hệ tuần hoàn kín

Hệ tuần hoàn kín có ở Giun đốt, một số Thân mềm và động vật có xương sống.

Hệ tuần hoàn kín có những đặc điểm sau:

• Tim bơm máu vào động mạch với áp lực mạnh, máu chảy liên tục trong mạch kín, từ động mạch qua mao mạch, tĩnh mạch và về tim.
• Máu trao đổi chất với tế bào thông qua dịch mô (gián tiếp).
• Máu chảy trong động mạch dưới áp lực cao hoặc trung bình nên tốc độ máu chảy nhanh, tim thu hồi máu nhanh.

So sánh hệ tuần hoàn hở và hệ tuần hoàn kín:

Hệ tuần hoàn kín có thể là hệ tuần hoàn đơn hoặc hệ tuần hoàn kép.

a) Hệ tuần hoàn đơn:

Hệ tuần hoàn đơn có ở Cá xương và Cá sụn. Trong hệ tuần hoàn đơn, máu chỉ đi qua tim một lần trong mỗi vòng tuần hoàn (chỉ có một vòng tuần hoàn duy nhất).

Đường đi của máu: Tâm thất → Động mạch mang → Mao mạch mang (trao đổi khí) → Động mạch lưng → Mao mạch ở cơ quan (trao đổi chất) → Tĩnh mạch → Tâm nhĩ.

Máu chảy trong hệ mạch dưới áp lực trung bình, sau khi qua mao mạch mang thì áp lực giảm đáng kể nên máu đến các cơ quan với tốc độ chậm hơn.

b) Hệ tuần hoàn kép:

Hệ tuần hoàn kép có ở các động vật có phổi như Lưỡng cư, Bò sát, Chim và Thú. Trong hệ tuần hoàn kép, máu đi qua tim hai lần trong mỗi vòng tuần hoàn, hình thành hai vòng tuần hoàn:

• Vòng tuần hoàn phổi (vòng nhỏ): Tim (tâm thất phải) → Động mạch phổi → Mao mạch phổi (trao đổi khí) → Tĩnh mạch phổi → Tim (tâm nhĩ trái).
• Vòng tuần hoàn hệ thống (vòng lớn): Tim (tâm thất trái) → Động mạch chủ → Mao mạch ở cơ quan (trao đổi chất) → Tĩnh mạch chủ → Tim (tâm nhĩ phải).

Máu chảy trong hệ mạch dưới áp lực cao nên tốc độ máu nhanh, hiệu quả trao đổi chất cao hơn hệ tuần hoàn đơn.

Cấu tạo tim và đặc điểm máu ở các nhóm động vật có xương sống:

Lưu ý: Ở Cá, mặc dù tim chỉ có 2 ngăn nhưng máu sau khi qua mao mạch mang đã được trao đổi khí hoàn toàn nên máu đi nuôi cơ thể vẫn là máu giàu $O_2$. Ở Lưỡng cư và Bò sát, do tâm thất chung hoặc vách ngăn hụt nên máu giàu $O_2$ và máu giàu $CO_2$ bị pha trộn.

III. Cấu tạo và hoạt động của tim

1. Cấu tạo tim

Tim người có bốn buồng (ngăn): hai buồng nhỏ thu nhận máu từ tĩnh mạch vào tim gọi là tâm nhĩ, hai buồng lớn bơm máu ra khỏi tim gọi là tâm thất. Thành các buồng tim được cấu tạo từ các tế bào cơ tim. Buồng tim nối thông với động mạch hoặc tĩnh mạch.

Chức năng của từng ngăn tim:

Hệ thống van tim:

Giữa tâm nhĩ và tâm thất, giữa tâm thất và động mạch có các van tim. Van tim cho máu đi theo một chiều, ngăn không cho máu chảy ngược lại.

Khi van ba lá và van hai lá mở, máu chảy từ hai tâm nhĩ vào hai tâm thất. Khi van động mạch phổi mở, máu từ tâm thất phải vào động mạch phổi. Khi van động mạch chủ mở, máu từ tâm thất trái vào động mạch chủ.

2. Hoạt động của tim

a) Tính tự động của tim

Tim bị cắt rời khỏi cơ thể vẫn co dãn nhịp nhàng thêm một thời gian nếu được cung cấp đủ chất dinh dưỡng, $O_2$ và nhiệt độ thích hợp. Khả năng tự co dãn của tim gọi là tính tự động của tim.

Tim co dãn được là nhờ hệ dẫn truyền tim. Hệ dẫn truyền tim gồm bốn thành phần:

Trình tự dẫn truyền xung điện trong tim:

Nút xoang nhĩ tự động phát xung điện → Xung điện lan ra khắp cơ tâm nhĩ, làm 2 tâm nhĩ co → Xung điện lan đến nút nhĩ thất → Bó His → Mạng lưới Purkinje → Lan ra khắp cơ tâm thất, làm 2 tâm thất co.

Lưu ý: Nút xoang nhĩ mới là bộ phận tự phát xung điện, không phải nút nhĩ thất. Nút nhĩ thất chỉ có chức năng nhận và dẫn truyền xung điện.

b) Chu kì hoạt động của tim (chu kì tim)

Tim co và dãn nhịp nhàng theo chu kì. Pha co của tim gọi là tâm thu, pha dãn của tim gọi là tâm trương.

Trình tự các pha trong một chu kì tim:

Thời gian các pha ở người trưởng thành:

Tương ứng với 75 chu kì tim trong một phút, hay nhịp tim là 75 nhịp/phút.

IV. Cấu tạo và hoạt động của hệ mạch

1. Cấu tạo của hệ mạch

Các động mạch và tĩnh mạch từ lớn đến nhỏ đều được cấu tạo từ ba lớp: lớp tế bào biểu mô dẹt (trong cùng), lớp cơ và sợi đàn hồi (ở giữa), lớp mô liên kết (ngoài cùng). Các tĩnh mạch lớn ở chân có van cho máu đi theo một chiều, từ chân về tim.

Mao mạch cấu tạo từ một lớp tế bào biểu mô dẹt, có các lỗ nhỏ cho phép các chất đi qua.

Tim bơm máu vào động mạch theo từng đợt nhưng máu vẫn chảy thành dòng liên tục trong mạch. Nguyên nhân chính là do tính đàn hồi của thành động mạch: khi tim co bóp, thành động mạch giãn ra chứa máu; khi tim dãn, thành động mạch co lại đẩy máu tiếp tục chảy.

2. Hoạt động của hệ mạch

a) Huyết áp

Huyết áp là áp lực của máu lên thành mạch. Tim co bóp đẩy máu vào động mạch tạo ra huyết áp.

Do hoạt động co dãn của tim theo chu kì nên máu được bơm vào động mạch theo từng đợt, tạo ra hai trị số huyết áp:

Huyết áp của người thường được đo ở cánh tay, gọi là huyết áp động mạch.

Trong suốt chiều dài của hệ mạch, huyết áp giảm dần từ động mạch chủ đến mao mạch và tĩnh mạch chủ. Nguyên nhân là do ma sát giữa máu với thành mạch và ma sát giữa các phần tử máu với nhau làm tiêu hao dần năng lượng.

Bổ sung: Người mắc bệnh xơ vữa thành mạch thường bị cao huyết áp vì thành mạch bị xơ cứng, hẹp lại làm sức cản đối với dòng máu tăng cao.

b) Vận tốc máu

Vận tốc máu là tốc độ máu chảy trong một giây. Vận tốc máu biến động trong hệ thống động mạch, tĩnh mạch và mao mạch.

Biến động vận tốc máu trong hệ mạch liên quan đến tổng tiết diện mạch máu. Vận tốc máu tỉ lệ nghịch với tổng tiết diện mạch máu: nơi nào có tổng tiết diện nhỏ nhất thì vận tốc máu lớn nhất, và ngược lại.

Vận tốc máu chậm nhất ở mao mạch có ý nghĩa sinh học quan trọng: đảm bảo đủ thời gian để máu thực hiện trao đổi chất với tế bào cơ thể.

Vận tốc máu trong hệ mạch có thể thay đổi. Ví dụ: khi huyết áp tăng thì vận tốc máu tăng, khi huyết áp giảm thì vận tốc máu cũng giảm.

c) Trao đổi chất ở mao mạch

Mao mạch có đường kính 5 – 10 µm và chiều dài khoảng 0,4 – 2 mm. Số lượng mao mạch rất lớn, tạo ra diện tích trao đổi chất giữa máu và tế bào cơ thể khoảng 500 – 700 m². Thành mao mạch cấu tạo từ một lớp tế bào biểu mô dẹt và có các lỗ nhỏ cho phép các chất đi qua.

Máu trao đổi chất với tế bào cơ thể qua dịch mô:

Tại sao trao đổi chất giữa máu và tế bào chỉ diễn ra ở mao mạch? Vì mao mạch có ba đặc điểm phù hợp: thành rất mỏng (chỉ 1 lớp tế bào) giúp các chất dễ khuếch tán; vận tốc máu chậm nhất giúp đủ thời gian trao đổi; tổng diện tích tiếp xúc rất lớn (500 – 700 m²) giúp tăng hiệu quả trao đổi.

V. Điều hòa hoạt động tim mạch

Hoạt động tim mạch được điều hòa bằng cơ chế thần kinh và thể dịch, qua đó điều hòa tuần hoàn máu.

Dựa trên thông tin truyền về từ thụ thể áp lực hoặc thụ thể hóa học (thụ thể $O_2$ và $CO_2$) ở xoang động mạch cảnh và gốc cung động mạch chủ, trung khu điều hòa tim mạch (ở hành não) tăng hay giảm xung thần kinh trên dây giao cảm hoặc đối giao cảm, qua đó ảnh hưởng đến hoạt động của tim và mạch máu.

Các bộ phận trong cung phản xạ điều hòa tim mạch:

Ví dụ — Khi huyết áp giảm:

1. Thụ thể áp lực ở xoang ĐM cảnh và gốc cung ĐM chủ gửi xung thần kinh về trung khu điều hòa tim mạch ở hành não.
2. Trung khu tăng tần số xung thần kinh trên dây giao cảm → tim đập nhanh, mạnh và các mạch máu nhỏ co lại.
3. Xung thần kinh còn theo dây giao cảm đến tuyến trên thận → tuyến này tăng tiết adrenalin và noradrenalin vào máu.
4. Hai hormone này làm tim đập nhanh, mạnh và các mạch máu nhỏ co lại → huyết áp tăng trở lại.

Khi huyết áp tăng cao: Ngược lại, trung khu điều hòa tim mạch tăng tần số xung thần kinh trên dây đối giao cảm → tim giảm nhịp và các mạch máu ngoại vi dãn → huyết áp trở lại bình thường.

Bổ sung: Bên cạnh hệ tuần hoàn máu còn có hệ tuần hoàn bạch huyết với chức năng tiếp nhận lipid hấp thụ từ ruột non và thu hồi dịch mô đưa về hệ tuần hoàn máu.

VI. Ứng dụng

1. Lợi ích của luyện tập thể dục, thể thao thường xuyên đối với hệ tuần hoàn

Luyện tập thể dục, thể thao thường xuyên tác động đến cấu tạo và chức năng của tim và mạch máu.

a) Đối với tim:

• Cơ tim phát triển, thành tim dày, buồng tim dãn rộng hơn và co mạnh hơn → tăng thể tích tâm thu cả khi nghỉ ngơi và khi đang luyện tập.
• Nhịp tim khi nghỉ ngơi giảm (do thể tích tâm thu tăng): nhịp tim 75 nhịp/phút có thể giảm xuống còn 50 nhịp/phút nhưng lưu lượng tim vẫn giữ nguyên.
• Khi lao động nặng, lưu lượng tim của người luyện tập thường xuyên cao hơn so với người ít vận động.

b) Đối với mạch máu và máu:

• Mạch máu bền hơn và tăng khả năng đàn hồi → tăng lưu lượng máu khi lao động nặng.
• Tăng thêm mao mạch ở cơ xương → tăng khả năng điều chỉnh huyết áp.
• Tăng thể tích máu, tăng số lượng hồng cầu → tăng khả năng cung cấp $O_2$.

2. Tác hại của lạm dụng rượu, bia đối với tim mạch và sức khỏe

Rượu, bia làm tim đập nhanh, mạnh dẫn đến huyết áp tăng cao. Về lâu dài, huyết áp cao kéo dài gây suy yếu cơ tim, rối loạn nhịp tim, tổn thương mạch máu, xuất huyết não,…

Riêng đối với hệ thần kinh, uống nhiều rượu, bia trong thời gian dài gây trì trệ hoạt động thần kinh, não mất đi sự linh hoạt vốn có. Người uống nhiều rượu, bia không làm chủ được bản thân, dễ nổi nóng, có những hành động không nghĩ đến hậu quả, các động tác thiếu chính xác,…

3. Bệnh về hệ tuần hoàn

Bệnh ở hệ tuần hoàn do nhiều nguyên nhân khác nhau:

• Bệnh do di truyền, bẩm sinh: hở van tim, hẹp van tim,…
• Bệnh do lối sống: xơ vữa mạch máu (do ăn nhiều chất béo),…

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú