גוף האדם – מבט על

בשיעור זה נבחן את האורגניזם האנושי כמערכת שלמה שבה האיברים והרקמות פועלים בתיאום מתמיד. הרעיון המרכזי הוא יכולת הגוף לשמור על סביבה פנימית יציבה יחסית באמצעות בקרה, חילוף חומרים והעברת חומרים בין המערכות.

תיאום, ויסות והומאוסטזיס בגוף האדם

גוף האדם מורכב ממערכות רבות הפועלות יחד. תפקודו התקין תלוי ביכולת לקלוט מידע מהסביבה החיצונית והפנימית, לעבדו ולהגיב אליו.

הומאוסטזיס הוא שמירה על סביבה פנימית יציבה יחסית, כגון טמפרטורה, חומציות (pH), ריכוז גלוקוז וריכוז גזים, למרות שינויים בסביבה החיצונית. הסביבה הפנימית כוללת את פלזמת הדם, את נוזל הלימפה ואת הנוזל הבין-תאי.

ההומאוסטזיס אינו קיפאון. המשתנים נעים בתנודות קלות סביב ערך רצוי, ומנגנוני הבקרה מחזירים אותם לטווח התקין. המנגנון העיקרי הוא משוב שלילי: סטייה מהערך התקין מעוררת תגובה בכיוון ההפוך, ולכן היא מקטינה את השינוי. יש להבחין בינו לבין משוב חיובי, המגביר את הסטייה המקורית.

רכיבי המשוב השלילי:

• קולטן – מזהה את השינוי.
• מרכז בקרה – מעבד את המידע ומשווה לערך הרצוי.
• איבר מטרה – מבצע את הפעולה המתקנת, כגון שריר או בלוטה.

דוגמאות:

• ויסות טמפרטורת הגוף – בעת עליית חום הגוף: הזעה והרחבת כלי דם היקפיים בעור; בעת התקררות הגוף: כיווץ כלי דם היקפיים ורעידות שרירים.
• ויסות ריכוז הגלוקוז בדם – לאחר ארוחה עולה ריכוז הגלוקוז בדם; הלבלב מפריש אינסולין, וההורמון מעודד תאי מטרה לקלוט גלוקוז ולאגור אותו כגליקוגן.

חילוף חומרים והפקת אנרגיה

חילוף חומרים הוא סך התהליכים הכימיים בתאי הגוף. האדם הוא יצור הטרוטרופי, כלומר קולט חומרים אורגניים ואי-אורגניים מהסביבה. המזון משמש כאבני בניין וכמקור אנרגיה.

בתהליך נשימה תאית מפורקות מולקולות אורגניות, כגון גלוקוז, בנוכחות חמצן. חלק מהאנרגיה נאגר במולקולות ATP, המשמשות מקור אנרגיה זמין, וחלק אחר הופך לחום התורם לשמירה על טמפרטורת הגוף.

התהליכים מזורזים על ידי אנזימים – זרזים ביולוגיים, לרוב חלבונים, שאינם מתכלים בתגובה. לכל אנזים יש ספציפיות גבוהה לסובסטרט שלו. טמפרטורה או חומציות קיצוניות עלולות לגרום לדנטורציה, הרס המבנה המרחבי של האנזים, ולפגיעה בפעילותו.

מערכת ההזנה והעיכול

מערכת העיכול קולטת מזון, מפרקת אותו ומעבירה את תוצריו לדם וללימפה. המזון כולל חלבונים, פחמימות, שומנים, מים, מינרלים וויטמינים.

הפירוק כולל:

• פירוק מכני – חיתוך, טחינה וערבוב.
• פירוק כימי – פירוק מולקולות גדולות בעזרת אנזימי עיכול.

תחנות מרכזיות:

• הקיבה – ערבוב המזון, פירוק ראשוני של חלבונים בסביבה חומצית וקטילת חיידקים.
• המעי הדק – השלמת הפירוק הכימי וספיגת תוצרי הפירוק אל הדם והלימפה.
• המעי הגס – ספיגה חוזרת של מים ומלחים ויצירת צואה.

מערכת הנשימה

מערכת הנשימה קולטת חמצן מהאוויר ופולטת פחמן דו-חמצני, הנוצר בנשימה התאית. האוויר נע דרך הקנה והסמפונות אל הריאות.

בריאות מצויות מיליוני נאדיות ריאה – שקיקים זעירים שבהם מתבצע חילוף הגזים. חמצן מפעפע בדיפוזיה מנאדיות הריאה אל נימי הדם, ופחמן דו-חמצני מפעפע מהדם אל הנאדיות ונפלט החוצה.

קצב הנשימה מווסת בעיקר לפי רמת הפחמן הדו-חמצני בדם. במאמץ, רמתו עולה ולכן קצב הנשימה עולה.

מערכת ההפרשה

מערכת ההפרשה מסלקת עודפים ותוצרי פירוק מטבוליים מהסביבה הפנימית. האיבר המרכזי הוא הכליה.

הכליה מסננת את הדם, מחזירה לגוף חומרים חיוניים ומים לפי הצורך, ומייצרת שתן. השתן נאגר בשלפוחית השתן עד לפליטתו. פעילות זו תורמת לשמירה על נפח הנוזלים ועל ריכוז המומסים בגוף.

מערכת ההובלה

מערכת ההובלה מקשרת בין מערכת העיכול והנשימה לתאי הגוף, ובין התאים למערכת ההפרשה. היא מובילה חמצן, חומרי מזון, פסולת, הורמונים וחום.

הלב הוא איבר שרירי הפועל כמשאבה. אספקת הדם לשריר הלב עצמו נעשית דרך כלי הדם הכליליים.

• מחזור הדם הקטן – דם עני בחמצן יוצא מהחדר הימני דרך עורק הריאה אל הריאות, וחוזר עשיר בחמצן דרך ורידי הריאה אל העלייה השמאלית.
• מחזור הדם הגדול – דם עשיר בחמצן יוצא מהחדר השמאלי דרך אבי העורקים אל הגוף, וחוזר עני בחמצן אל העלייה הימנית.

כלי הדם:

• עורק – מוביל דם מן הלב אל הגוף; דופנו עבה, אלסטית ושרירית, והוא עומד בלחץ גבוה.
• וריד – מוביל דם מן הגוף אל הלב; דופנו דקה יותר, ויש בו שסתומים חד-כיווניים.
• נים – כלי זעיר בין עורקיקים לוורידונים; דופנו דקה מאוד ומאפשרת דיפוזיה.

הנימים מותאמים לחילוף חומרים בזכות דופן דקה, זרימה איטית ורשת צפופה המגדילה את שטח הפנים.

הדם מורכב מפלזמה ומרכיבים תאיים:

• תאי דם אדומים – מכילים המוגלובין הקושר חמצן.
• תאי דם לבנים – משתתפים בהגנה חיסונית.
• טסיות דם – משתתפות בקרישת דם.

מסלולי הגזים:

• חמצן: ריאות → לב → עורקים → נימים → תאי הגוף.
• פחמן דו-חמצני: תאי הגוף → נימים → ורידים → לב → ריאות → החוצה.

מערכת החיסון

מערכת החיסון מגנה על הגוף מפני גורמים זרים. גורם זר המעורר תגובה נקרא אנטיגן, ונוגדן הוא חלבון ייחודי הנקשר אליו ומסייע לנטרולו.

העור והריריות מהווים מחסום פיזי ראשון. מעבר אליו קיימות שתי רמות הגנה:

• תגובת הגנה לא-ייחודית – מידית ודומה נגד גורמים שונים, וכוללת מחסומים, תאי בלען ודלקת.
• תגובת הגנה ייחודית – מזהה אנטיגן מסוים ומפעילה נגדו נוגדנים ספציפיים.

לאחר חשיפה ראשונה לאנטיגן נוצרים תאי זיכרון, ולכן בחשיפה חוזרת התגובה מהירה וחזקה יותר. בחיסון פעיל הגוף נחשף לאנטיגן מוחלש או מומת ומייצר בעצמו נוגדנים ותאי זיכרון. בחיסון סביל מוזרקים נוגדנים מוכנים, ולכן ההגנה מיידית אך זמנית. בהשתלת איברים עלולה מערכת החיסון לזהות את האיבר כזר ולדחות אותו, ולכן נדרש תיאום רקמות ותרופות מדכאות חיסון.

מערכות הבקרה: עצבים והורמונים

התיאום בין המערכות נעשה באמצעות שתי מערכות בקרה. מערכת העצבים מעבירה דחפים חשמליים וכימיים במהירות, ולכן תגובתה מהירה, ממוקדת וקצרת טווח.

המערכת ההורמונלית פועלת באמצעות בלוטות הפרשה פנימית המפרישות הורמונים אל הדם. ההורמונים נישאים בגוף אך משפיעים רק על תאים בעלי קולטן מתאים. תגובתה איטית יותר ונמשכת זמן רב יותר.

שני הורמונים מרכזיים:

• אינסולין – מופרש מהלבלב ומוריד את ריכוז הגלוקוז בדם.
• אדרנלין – מופרש במצבי עקה ובמאמץ, מעלה קצב לב ונשימה ומגביר זרימת דם לשרירים.