The heart and circulatory system
The engine of the circulatory system is the heart; it has the function of a pump that propels the blood in the vessels. The heart is an organ that works automatically, i.e. the electrical impulses that lead to the contraction of the heart muscles and thus to the heart work arise in an excitation center in the heart itself, in the area of the right atrium. However, the work of the heart is influenced by the autonomic nervous system and by hormones (changes in pulse rate and contraction force) depending on the body load.
In response to the electrical impulse from the arousal center, the muscles in the atria first contract and force the blood into the ventricles. 0.1~~0.2 seconds later, the excitation also reaches the musculature of the two heart chambers via a special power system, which eject the blood into the pulmonary artery and the body artery.
The used blood coming from the systemic circulation flows from an upper and a lower large vena cava into the right atrium. The blood is transported through a valve to the right ventricle. The valves on the heart have the task of a valve, which only allows blood to flow in one direction (atrium-ventricle, ventricle-artery). When the right ventricle contracts, blood is ejected—again through a valve—into the pulmonary artery. This is divided into the pulmonary vessels up to the hair vessels (capillaries), which surround the alveoli. This is where the gas exchange of °2 and CO₂ takes place . The pulmonary vessels then unite again and the oxygen-rich blood reaches the left atrium via the pulmonary vein.
The blood passes through another valve from the left atrium into the left ventricle, which squeezes the blood into the large artery (aorta) when it contracts; The blood also has to pass through a heart valve between the left ventricle and the aorta.
The path of blood from the right heart through the pulmonary vessels to the left heart is called the minor or pulmonary circulation, that from the left heart through all the vessels of the body back to the right heart is called the major or systemic circulation.
Right at the beginning, the coronary arteries branch off from the large aorta to supply the heart muscle, followed by the arteries for the right arm, the head, the left arm, the abdominal organs, the organs of the pelvis and finally for the legs. The arteries branch into smaller and smaller branches up to the hair vessels (capillaries). There, the oxygen is released from the blood to the tissue and carbon dioxide is absorbed.
The vessels then unite again to form the veins, which become increasingly thick towards the center and which finally lead the blood back to the heart as the upper and lower large vena cava.
A distinction is made between blood vessels:
- Arteries (arteries), which lead away from the heart and allow the pulse to be felt,
- blood vessels (veins), which return the blood to the heart,
- capillaries (capillaries), which form a network between arteries and veins and in which gas exchange takes place.
Respiration is used to absorb oxygen (°2), which the organism needs to generate energy, and to release carbon dioxide (CO₂), which is the end product of the "combustion" of food.
The processes of energy generation using oxygen (°2) and the release of carbon dioxide (CO₂) in the cell are referred to as internal respiration .
The gas exchange in the lungs is called external respiration .
The lungs are preceded by the upper airways .
This includes:
Noses, mouth, pharynx, larynx, trachea, main bronchi for the two lungs .
The outside air is humidified, heated and cleaned in the upper airways. The main bronchi branch into lobar bronchi, which, after further branching into smaller and smaller bronchial branches, finally end in the alveoli . The pulmonary sacs (alveoli) arranged in a grape-like manner are surrounded by a network of the finest blood vessels (hair vessels or capillaries). The thickness of the layer between the blood in the capillaries and the air in the alveoli is so thin here (less than 1/1,000 mm) that °2 can pass into the blood and CO. into the interior of the alveoli.
The inhaled air contains around 21% °2 and 0.04% CO₂, and the exhaled air contains approx. 17% °2 and 4% CO₂. The body absorbs around 4% °2 of the outside air and releases 4% CO₂. These values change under load.
The two lungs are protected by the ribs and are located in the chest, they are separated from the abdomen by the diaphragm. Air is inhaled by tensing the intercostal muscles. This leads to a lifting of the ribs and thus to an expansion of the thorax in depth and width diameter. The simultaneous flattening of the diaphragm causes a further enlargement of the thorax downwards. This enlargement of the thoracic cavity creates a negative pressure in the thorax, which is compensated for by the air flowing in via the airways supplying it. The inhaled air fills the afferent airways and the alveoli; gas exchange can take place.
Exhalation occurs under resting conditions by passive lowering of the ribs when the inspiratory muscles relax and by contraction of the elastic elements in the lung tissue. With increased exhalation, special exhalation muscles are also activated.
The blood primarily assumes the function of a transport system in the body.
Its primary tasks are:
- transport of oxygen and carbon dioxide
- transport of nutrients and metabolites
- maintenance of the acid balance and mineral metabolism
- transport of cells and proteins for the body’s defenses
- transport of hormones and other active substances (medicines).
The blood consists of 55-60% blood fluid (plasma) in which, among other things, protein molecules, salts, nutrients and hormones are dissolved;
40-45% from blood cells, from which one distinguishes:
- red blood cells (erythrocytes), task: transport of °2 and CO₂,
- white blood cells (leukocytes), task: defense against infection,
- blood platelets (thrombocytes)
In the area of the alveoli, oxygen enters the blood from the inhaled air in the blood, the oxygen attaches itself to the red blood cells, which are carriers of the red blood pigment hemoglobin . Oxygen forms a loose chemical compound with this hemoglobin, whereby the hemoglobin takes on a bright red colour, that of fresh arterial blood.
In the organs and tissues that need oxygen for their metabolism , there is less oxygen than in the blood. The binding to the hemoglobin is broken, the oxygen passes from the blood into the tissue.
The opposite is the path of carbon dioxide. It is produced during tissue metabolism and is absorbed by the blood, e.g. T. bound to hemoglobin, e.g. T. dissolved in the blood fluid and excreted in the lungs from the capillaries into the alveoli and exhaled.
Dizziness or states of collapse after intense physical activity (middle and long-distance running) are more likely to cause injury from a fall than a real danger in and of themselves. They usually occur as a result of the rapidly falling blood pressure after stress due to a lack of blood and thus a lack of oxygen supply to the brain. To avoid such incidents, athletes should definitely keep moving after intense exertion.
In the event of a collapse, the shock positioning (head down, legs up) should be carried out. A subsequent medical examination must always take place.
However, the possibility of real damage to the heart from sports is present in the following cases:
- In the case of congenital or acquired heart valve defects or other anatomical changes in the cardiovascular system that put increased strain on a part of the heart,
- in the case of constriction of the coronary arteries with reduced oxygen supply to the heart muscle under stress conditions,
- in the case of increased blood pressure, which already exceeds the Increased stress on the heart muscle,
- in all inflammatory diseases of the organism (febrile infections, tonsillitis!) during and after the illness (1 to 2 weeks). In this case, a doctor should decide.
The heart and circulatory system
The motor of the circulatory system is the heart ; it has the function of a pump that propels the blood in the vessels. The heart consists of muscles that enclose two atria and two ventricles; the heart is therefore also referred to as a hollow muscle . The heart is an organ that works automatically, ie the electrical impulses that lead to the contraction of the heart muscles and thus to the work of the heart, arise in an excitation center in the heart itself, in the area of the right atrium. However, the work of the heart is influenced by the autonomic nervous system and by hormones (changes in pulse rate and contraction strength) depending on the body load.
In response to the electrical impulse from the arousal center, the muscles in the atria first contract and force the blood into the ventricles. 0.1~~0.2 seconds later, the excitation also reaches the musculature of the two heart chambers via a special power system, which eject the blood into the pulmonary artery and the body artery.
The used blood coming from the systemic circulation flows from an upper and a lower large vena cava into the right atrium. The blood is transported through a valve to the right ventricle. The valves on the heart have the task of a valve, which only allows blood to flow in one direction (atrium-ventricle, ventricle - artery ). When the right ventricle contracts, blood is ejected—again through a valve—into the pulmonary artery. This is divided into the pulmonary vessels up to the hair vessels (capillaries) which form the alveolisurround. This is where the gas exchange of °2 and CO₂ takes place. The pulmonary vessels then unite again and the oxygen-rich blood reaches the left atrium via the pulmonary vein .
The blood flows from the left atrium into the left ventricle through another valve, which squeezes the blood into the large artery (aorta) when it contracts ; The blood also has to pass through a heart valve between the left ventricle and the aorta. The path of blood from the right heart through the pulmonary vessels to the left heart is called the minor or pulmonary circulation, that from the left heart through all the vessels of the body back to the right heart is called the major or systemic circulation .
Right at the beginning, the coronary arteries branch off from the large body artery to supply the heart muscle, followed by the arteries for the right arm, the head, the left arm, the abdominal organs, the organs of the pelvis and finally for the legs. The arteries branch into smaller and smaller branches up to the hair vessels (capillaries). There, the oxygen is released from the blood to the tissue and carbon dioxide is absorbed.
The vessels then unite again to form the veins, which become increasingly thick towards the center and which finally lead the blood back to the heart as the upper and lower large vena cava.
A distinction is made between blood vessels:
- Arteries (arteries), which lead away from the heart and allow the pulse to be felt,
- blood vessels ( veins ), which return the blood to the heart, capillaries
- (capillaries), which form a network between arteries and veins and in which gas exchange takes place.
Herz-Kreislaufsystem
Der Motor des Kreislaufsystems ist das Herz; es hat die Funktion einer Pumpe, die das Blut in den Gefäßen antreibt. Das Herz ist ein Organ, das automatisch arbeitet, d.h. die elektrischen Impulse, die zur Kontraktion der Herzmuskeln und somit zur Herzarbeit führen, entstehen in einem Erregungszentrum im Herzen selbst, im Bereich des rechten Vorhofs. Die Arbeit des Herzens wird jedoch vom autonomen Nervensystem und von Hormonen beeinflusst (Änderungen der Pulsfrequenz und der Kontraktionskraft) je nach körperlicher Belastung.
Auf den elektrischen Impuls aus dem Erregungszentrum hin kontrahieren zuerst die Muskeln in den Vorhöfen und drücken das Blut in die Kammern. 0,1 bis 0,2 Sekunden später erreicht die Erregung auch die Muskulatur der beiden Herzkammern über ein spezielles Leitungssystem, das das Blut in die Lungenarterie und die Körperarterie ausstößt.
Das verbrauchte Blut, das aus der systemischen Zirkulation kommt, fließt über die obere und untere Hohlvene in den rechten Vorhof. Das Blut wird durch eine Klappe in die rechte Kammer transportiert. Die Klappen im Herzen haben die Aufgabe, den Blutfluss in eine Richtung zuzulassen (Vorhof-Kammer, Kammer-Arterie). Wenn sich die rechte Kammer zusammenzieht, wird das Blut – erneut durch eine Klappe – in die Lungenarterie ausgestoßen. Diese teilt sich in die Lungengefäße bis zu den Kapillaren, die die Alveolen umgeben. Hier findet der Gasaustausch von O₂ und CO₂ statt. Die Lungengefäße vereinigen sich dann wieder, und das sauerstoffreiche Blut gelangt über die Lungenvene in den linken Vorhof.
Das Blut fließt durch eine weitere Klappe vom linken Vorhof in die linke Kammer, die das Blut bei der Kontraktion in die große Arterie (Aorta) presst; das Blut muss auch durch eine Herzklappe zwischen der linken Kammer und der Aorta fließen. Der Blutweg vom rechten Herzen durch die Lungengefäße zum linken Herzen wird als kleiner oder pulmonaler Kreislauf bezeichnet, der vom linken Herzen durch alle Gefäße des Körpers zurück zum rechten Herzen als großer oder systemischer Kreislauf.
Direkt am Anfang zweigen die Koronararterien von der großen Körperarterie ab, um den Herzmuskel zu versorgen, gefolgt von den Arterien für den rechten Arm, den Kopf, den linken Arm, die Bauchorgane, die Organe des Beckens und schließlich für die Beine. Die Arterien verzweigen sich in immer kleinere Äste bis zu den Kapillaren. Dort wird der Sauerstoff aus dem Blut an das Gewebe abgegeben und Kohlendioxid aufgenommen.
Die Gefäße vereinigen sich dann wieder zu Venen, die immer dicker werden und schließlich das Blut als obere und untere große Hohlvene zurück zum Herzen führen.
Arten von Blutgefäßen
- Arterien: Führen vom Herzen weg und ermöglichen das Pulsieren.
- Venen: Führen das Blut zurück zum Herzen.
- Kapillaren: Bilden ein Netzwerk zwischen Arterien und Venen, in dem der Gasaustausch stattfindet.
Atmung
Die Atmung dient dazu, Sauerstoff (O₂) aufzunehmen, den der Organismus zur Energiegewinnung benötigt, und Kohlendioxid (CO₂) abzugeben, das das Endprodukt der „Verbrennung“ von Nahrung ist. Die Prozesse der Energiegewinnung unter Verwendung von Sauerstoff (O₂) und der Abgabe von Kohlendioxid (CO₂) in der Zelle werden als innere Atmung bezeichnet. Der Gasaustausch in den Lungen wird als äußere Atmung bezeichnet.
Die Lungen werden von den oberen Atemwegen vorangeführt.
Dazu gehören:
Nase, Mund, Rachen, Kehlkopf, Luftröhre, Hauptbronchien für die beiden Lungen.
Die Außenluft wird in den oberen Atemwegen befeuchtet, erwärmt und gereinigt. Die Hauptbronchien verzweigen sich in Lappenbronchien, die nach weiteren Verzweigungen in kleinere Bronchialäste schließlich in den Alveolen enden. Die traubenförmig angeordneten Lungenbläschen (Alveolen) sind von einem Netzwerk feinster Blutgefäße (Kapillaren) umgeben. Die Dicke der Schicht zwischen dem Blut in den Kapillaren und der Luft in den Alveolen ist hier so dünn (weniger als 1/1000 mm), dass O₂ in das Blut und CO₂ in das Innere der Alveolen gelangen kann.
Die eingeatmete Luft enthält etwa 21% O₂ und 0,04% CO₂, während die ausgeatmete Luft ca. 17% O₂ und 4% CO₂ enthält. Der Körper nimmt etwa 4% O₂ aus der Außenluft auf und gibt 4% CO₂ ab. Diese Werte ändern sich unter Belastung.
Die beiden Lungen sind durch die Rippen geschützt und befinden sich im Brustkorb, sie sind durch das Zwerchfell vom Bauchraum getrennt. Luft wird durch Anspannung der Zwischenrippenmuskulatur eingeatmet. Dies führt zu einem Anheben der Rippen und damit zu einer Erweiterung des Thorax in der Tiefe und Breite. Das gleichzeitige Abflachen des Zwerchfells bewirkt eine weitere Vergrößerung des Thorax nach unten. Diese Vergrößerung der Brusthöhle erzeugt einen Unterdruck im Thorax, der durch die hereinströmende Luft über die versorgenden Atemwege ausgeglichen wird. Die eingeatmete Luft füllt die zuführenden Atemwege und die Alveolen; der Gasaustausch kann stattfinden.
Die Ausatmung erfolgt in Ruhe durch passives Senken der Rippen, wenn sich die inspiratorischen Muskeln entspannen, und durch Kontraktion der elastischen Elemente im Lungengewebe. Bei verstärkter Ausatmung werden auch spezielle Ausatmungsmuskeln aktiviert.
Blut
Aufgaben des Blutes
Das Blut übernimmt hauptsächlich die Funktion eines Transportsystems im Körper. Zu seinen Hauptaufgaben gehören:
- Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid
- Transport von Nährstoffen und Metaboliten
- Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und des Mineralstoffwechsels
- Transport von Zellen und Proteinen für die Abwehr des Körpers
- Transport von Hormonen und anderen aktiven Substanzen (Medikamente).
Bestandteile des Blutes
Das Blut besteht aus 55-60% Blutflüssigkeit (Plasma), in der unter anderem Proteinmoleküle, Salze, Nährstoffe und Hormone gelöst sind; 40-45% bestehen aus Blutzellen, aus denen man unterscheidet:
- Rote Blutkörperchen (Erythrozyten): Aufgabe: Transport von O₂ und CO₂,
- Weiße Blutkörperchen (Leukozyten): Aufgabe: Abwehr gegen Infektionen,
- Blutplättchen (Thrombozyten).
Aufgabe der Blutgerinnung
Im Bereich der Alveolen gelangt Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft ins Blut, der Sauerstoff bindet sich an die roten Blutkörperchen, die Träger des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin sind. Sauerstoff bildet eine lockere chemische Verbindung mit diesem Hämoglobin, wodurch das Hämoglobin eine hellrote Farbe annimmt, die frischem arteriellen Blut eigen ist.
In den Organen und Geweben, die Sauerstoff für ihren Stoffwechsel benötigen, gibt es weniger Sauerstoff als im Blut. Die Bindung an das Hämoglobin wird gelöst, der Sauerstoff gelangt aus dem Blut ins Gewebe.
Umgekehrt ist der Weg des Kohlendioxids. Es wird während des Gewebestoffwechsels produziert und vom Blut aufgenommen, z.B. teilweise an Hämoglobin gebunden, teilweise im Blutflüssigkeit gelöst und in den Lungen aus den Kapillaren in die Alveolen ausgeschieden und ausgeatmet.
Schwindel oder Ohnmachtszustände nach intensiver körperlicher Aktivität (Mittel- und Langstreckenlauf) führen eher zu Verletzungen durch Stürze als zu einer realen Gefahr an sich. Sie treten normalerweise infolge des schnell fallenden Blutdrucks nach Belastung aufgrund von Blutmangel und damit mangelnder Sauerstoffversorgung des Gehirns auf. Um solche Vorfälle zu vermeiden, sollten Sportler nach intensiver Anstrengung unbedingt in Bewegung bleiben.
Im Falle eines Zusammenbruchs sollte die Schocklage (Kopf nach unten, Beine hoch) eingenommen werden. Eine anschließende medizinische Untersuchung muss immer erfolgen.
Die Möglichkeit echter Schäden am Herzen durch Sport besteht jedoch in folgenden Fällen:
- Bei angeborenen oder erworbenen Herzklappenfehlern oder anderen anatomischen Veränderungen im Herz-Kreislauf-System, die eine erhöhte Belastung eines Teils des Herzens verursachen,
- Bei Verengung der Koronararterien mit reduzierter Sauerstoffversorgung des Herzmuskels unter Belastungsbedingungen,
- Bei erhöhtem Blutdruck, der bereits die erhöhte Belastung des Herzmuskels übersteigt,
- Bei allen entzündlichen Erkrankungen des Organismus (fieberhafte Infektionen, Mandelentzündungen!) während und nach der Erkrankung (1 bis 2 Wochen). In diesem Fall sollte ein Arzt entscheiden.
Herz und Kreislaufsystem
Der Motor des Kreislaufsystems ist das Herz; es hat die Funktion einer Pumpe, die das Blut in den Gefäßen antreibt. Das Herz besteht aus Muskeln, die zwei Vorhöfe und zwei Kammern umschließen; das Herz wird daher auch als Hohlmuskel bezeichnet. Das Herz ist ein Organ, das automatisch arbeitet, d.h. die elektrischen Impulse, die zur Kontraktion der Herzmuskeln und somit zur Arbeit des Herzens führen, entstehen in einem Erregungszentrum im Herzen selbst, im Bereich des rechten Vorhofs. Die Arbeit des Herzens wird jedoch vom autonomen Nervensystem und von Hormonen beeinflusst (Änderungen der Pulsfrequenz und der Kontraktionskraft) je nach körperlicher Belastung.
Auf den elektrischen Impuls aus dem Erregungszentrum hin kontrahieren zuerst die Muskeln in den Vorhöfen und drücken das Blut in die Kammern. 0,1 bis 0,2 Sekunden später erreicht die Erregung auch die Muskulatur der beiden Herzkammern über ein spezielles Leitungssystem, das das Blut in die Lungenarterie und die Körperarterie ausstößt.
Das verbrauchte Blut, das aus der systemischen Zirkulation kommt, fließt über die obere und untere Hohlvene in den rechten Vorhof. Das Blut wird durch eine Klappe in die rechte Kammer transportiert. Die Klappen im Herzen haben die Aufgabe, den Blutfluss in eine Richtung zuzulassen (Vorhof-Kammer, Kammer-Arterie). Wenn sich die rechte Kammer zusammenzieht, wird das Blut – erneut durch eine Klappe – in die Lungenarterie ausgestoßen. Diese teilt sich in die Lungengefäße bis zu den Kapillaren, die die Alveolen umgeben. Hier findet der Gasaustausch von O₂ und CO₂ statt. Die Lungengefäße vereinigen sich dann wieder, und das sauerstoffreiche Blut gelangt über die Lungenvene in den linken Vorhof.
Das Blut fließt durch eine weitere Klappe vom linken Vorhof in die linke Kammer, die das Blut bei der Kontraktion in die große Arterie (Aorta) presst; das Blut muss auch durch eine Herzklappe zwischen der linken Kammer und der Aorta fließen. Der Blutweg vom rechten Herzen durch die Lungengefäße zum linken Herzen wird als kleiner oder pulmonaler Kreislauf bezeichnet, der vom linken Herzen durch alle Gefäße des Körpers zurück zum rechten Herzen als großer oder systemischer Kreislauf.
Direkt am Anfang zweigen die Koronararterien von der großen Körperarterie ab, um den Herzmuskel zu versorgen, gefolgt von den Arterien für den rechten Arm, den Kopf, den linken Arm, die Bauchorgane, die Organe des Beckens und schließlich für die Beine. Die Arterien verzweigen sich in immer kleinere Äste bis zu den Kapillaren. Dort wird der Sauerstoff aus dem Blut an das Gewebe abgegeben und Kohlendioxid aufgenommen.
Die Gefäße vereinigen sich dann wieder zu Venen, die immer dicker werden und schließlich das Blut als obere und untere große Hohlvene zurück zum Herzen führen.
Arten von Blutgefäßen
- Arterien: Führen vom Herzen weg und ermöglichen das Pulsieren.
- Venen: Führen das Blut zurück zum Herzen.
- Kapillaren: Bilden ein Netzwerk zwischen Arterien und Venen, in dem der Gasaustausch stattfindet.
