Study Guides (238,613)
Canada (115,253)
Kinesiology (380)

Kin1AA3 - Anatomy Exam Note.docx

145 Pages
Unlock Document

McMaster University
Danny M.Pincivero

Cardiovascular System ­ 28 04/11/2014 It is a closed system Function: transport mechanism for human body 1) Nutrients: macro and micro 2) Gases: oxygen and CO2 3) metabolic end products (includes hormones) Other functions: immunity, tissue repair, body temp Components of the CV system: 1) heart: central pump cardiac muscle: energy generator and consumer ACTIVE ­ uses energy to generate force. it is an energy generating organ. the mechanical energy is  tranfered to the fluid contained in the CV system. the motion the heart creates is the motion in the blood.  heart is an energy consumer. it gets enery from macronutrients. 2) Blood vessels: vasculature extensions of heart (Cardiac tissue) throughout the body allows molecules to move from one part of the body to another. they are extensions of the heart tissue.  everything is part of one very large tissue ­­ closed system 3) Blood: constantly moving because heart is generating the energy fluid contained within the CV system Chapter 19: BLOOD 19.1 ­ Functions of Blood 1)  Transport of gases, nutrients and waste products  Oxygen, CO , 2etabolic end products Glucose, amino acids, fatty acids, vitamins Urea, uric acid, creatinine, ammonia Bilirubin ­ breakdown product of red blood cells Lactic acid – by product of anaerobic glycolysis 2)  Transport of processed molecules Vitamin D precursor from skin to liver and kidneys 3)  Transport of regulatory molecules Hormones (from endocrine glands to rest of body) 4)  Regulation of pH and osmosis Normal pH between 7.35 and 7.45 E.g. intense exercise, acidic environment….blood “buffers” H + the proton accumulates and makes it more acidic. the blood buffers that pH by absorbing the proton 5)  Maintenance of body temperature Heat transfer from muscle tissue to blood to skin to external environment (exercise and ATP) 6)  Protection against foreign substances  Antibodies produced……response to infection. Antibodies ­ small proteins that will proliferate in the presence of pathogens. this however needs more ATP 7)  Clot formation “Built­in” mechanism for self­repair of damaged tissues (blood vessels) 19.2 ­ Composition of blood 19.3 ­ Plasma Liquid part of blood  Colloid: fluid that contains suspended substances 91% H 2 9% ­ proteins, ions, nutrients, waste products, gases, regulatory substances Proteins: Albumins: most abundant, 58% osmotic pressure(draws fluids into CV), transports fatty acids, thyroid hormones(not water soluble) Globulins: 38% of plasma proteins, transports lipids, some carbohydrates, hormones, ions, antibodies Fibrinogen: 4% of plasma proteins, blood clotting 19.4 ­ Formed elements Red blood cells (erythrocytes):  95% of formed elements Biconcave discs, no nucleus or mitochondria Contain hemoglobin (protein) transports oxygen and carbon dioxide Converts CO  2nd H O 2o H CO2, c3rbonic acid(major enzyme that gets rid of CO2), carbonic anhydrase carbonic anhydrase is a major protein. all enzymes are proteins but not all proteins are enzymes. CO2  transporting way It has a short lifespan of 120 days. It cant self repair and make new proteins that are necessary if damaged. White blood cells (leukocytes):  5% of formed elements Granulocytes: large granules; have multi­lobed nuclei.  Three distinctive types: neutrophils, eosinophils, basophils  Agranulocytes: small granules and nuclei that are not lobed.  Two distinctive types: lymphocytes and monocytes  Platelets (thrombocytes) Cell fragment. Form platelet plugs, release chemicals necessary for blood clotting. Formed from stem cells. They gather to form clots Hematopoiesis or hemopoiesis: Process of blood cell production. Post­birth: red bone marrow, lymphatic system bone marrow ­ site production of rbc lymphatic system – wbc  Stem cells: All formed elements derived from single population (hemocytoblast). This is undeveloped  cell that our body can develop diff types of tissues from Proerythroblasts: develops into red blood cells Myeloblasts: basophils, neutrophils, eosinophils  Lymphoblasts: lymphocytes Monoblasts: monocytes  Megakaryoblasts: platelets Red blood cells (25 trillion in avg adult) 5.4 million/microlitre (adult men) 4.8 million/microlitre (adult women) Components 1/3 Hemoglobin responsible protein for transporting the majority of oxygen throughout CV system 2/3 Lipids(membrane), ATP, carbonic anhydrase (CO2 transport) Transport functions: Oxygen:  98.5% bound to hemoglobin; 1.5% dissolved in plasma (IMPORTANT) Carbon dioxide:  23% bound to hemoglobin (7% dissolved in plasma, 70% as bicarbonate▯ CO2 binds to  carbonic anhydrase and turns into bicarbonate)  H   : generated from carbonic anhydrase reaction Hemoglobin: Quartenary protein structure (4 components)…..1 O /2eme…….4 O /hemo2lobin Oxyhemoglobin▯ all four hemoglobin has oxygen attached to it.  Deoxyhemoglobin ▯ hemoglobin not filled with oxygen. Oxygen is released somewhere in the body such as  muscle cell Carbaminohemoglobin ▯ CO2 bounded to hemoglobin Hemolytic anemia? Low blood cell lvl due to rupture of blood vessels Autoimmune, enzyme deficiency, free radical accumulation Free radicals bind to RBC and injures them Erythropoiesis Production of red blood cells 2.5 million RBC’s degenerated per second 25 trillion RBC’s in circulation RBCs last 120 days in circulation  Erythropoietin: hormone (produced by kidney) stimulates RBC production. The hormone binds to cell in the bone marrow and initiates metabolic processes that stimulates RBC  production Approximately 4 days Stimulus:  low blood O ….2hy?  ­ loss of blood (haemorrhage.. intentional? Donation 8­10%) ­­> if you lose RBC, you lose oxygen  ­ hypoxic environment (low oxygen environment) ­­> high altitude has less oxygen available to body. body  becomes hypoxic. erythropoietin production  ­ DIET NEEDS? folate, B12, iron (vitamin C) More RBC’s……greater oxygen carrying capacity. Darbepoetin alfa­albumin (Aranesp)….drug used to treat anemia…HOW? Stimulates marrow to produce RBC Boost body’s natural mechanism for making RBC’s Anemia caused by kidney disease, cancer treatment Sports performance ▯ drug would boost RBC ­­> more oxygen ­­> muscle can produce a little bit more force   for weeks 1. Natural degeneration of RBC’s they naturally break down. No nuclei Ł no synthesis of new proteins 2. Separation of components: Globin: protein…recycling amino acids. Heme:  iron removed and recycled (liver, spleen, bone marrow) Iron­free heme converted to bilirubin  White blood cells (leukocytes) Protect body against microorganisms and remove dead cells and debris Nucleated, no hemoglobin Very metabolically active so needs a lot of energy Movements Ameboid: pseudopods  Diapedesis: cells become thin, elongate and move either between or through endothelial cells of  capillaries…… WBCs leave the CV system Chemotaxis: attraction to and movement toward foreign materials or damaged cells. Accumulation of  dead white cells and bacteria is pus. ­­ Injured/diseased cells: release chemoattractants (cytokines… proteins)……. proinflammatory (stimulate  the inflammation process) Neutrophils:  60­70% of WBC’s 10­12 hrs in circulation, 1­2 days in tissues Phagocytize bacteria. Surrounds the bacteria and engulfs and metabolizes it Secrete lysozyme (enzymes metabolize bacteria) Proinflammatory … muscle injury Eosinophils.  2­4% of WBC’s Active in allergic reactions Destroy inflammatory chemicals like histamine…..reduces inflammation histamine is a vasol dilliated ­­. but it contracts broinchiols. anti histamine will cause smooth muscles to  dilate Release chemicals that help destroy tapeworms, flukes, pinworms, and hookworms.  Basophils:    0.5­1% of WBC’s   Inflammation and allergic response of tissues   Produces histamine (vasodilation and bronchial constriction)   Produces heparin…..inhibits blood clotting swelling increases. Clot formation decreases Lymphocytes:    20­25% of WBC’s   Produced in red bone marrow, proliferates in lymphatic tissue   Produces antibodies (proteins that destroy bacteria, cells containing viruses, tumor cells) Monocytes:    3­8% of WBC’s   Become macrophages after 3 days   Phagocytic cells (ingest bacteria, dead cells, cell fragments)   Increases with chronic infection Platelets (thrombocytes) Cell fragments pinched off from megakaryocytes in red bone marrow Surface glycoproteins(protein within the membrane that is bound to carbohydrate) and proteins allow  adhesion to other molecules; i.e., collagen Important in preventing blood loss Platelet plugs…..accumulation of platelets at blood vessel “breaks” Promoting formation and contraction of clots they also stimulate formation of connective tissue "mesh" CARDIOVASCULAR SYSTEM:  THE HEART 20.1 Functions of the heart Generating blood pressure Transfer of energy (contraction to blood movement) Pressure?......Force/surface area Force…..actin­myosin interactions Surface area……change in blood vessel diameter Routing blood: 3 circulations:  (pulmonary, systemic, coronary) Ensuring one­way blood flow: valves (preventing backflow) Regulating blood supply Changes in contraction rate and force match blood delivery to changing metabolic needs Example:  riding a bike (blood flow to legs increase, blood flow to internal organs decrease) Heart chambers 20.5  Histology Elongated, branching cells containing 1­2 centrally located nuclei Contains actin and myosin myofilaments  Intercalated disks: specialized cell­cell contacts.  Cell membranes interdigitate  Desmosomes hold cells together   Gap junctions allow action potentials to move from one cell to the next. The heart is an electromechanical organ Mechanical:  cardiac cells contract, produce force and generates mechanical energy (causes blood to  move). Electrical:  signals (action potentials) causing the cells to contract. Electromechanical delay:  the time between the onset of an electrical stimulus (action potential) and  the onset of the mechanical response (force production)…… 20.5  Histology Conducting system Electrical pathway SA node:   Nodal cells (rhythmical action potentials, pacemaker) Action potentials spread to atria AV node:   nodal cells, small time delay, slow conduction AV bundle: Extension into interventricular septum Right and left bundle branches: Faster conduction Purkinje fibers: Fastest conduction, to ventricles 20.6  Electrical properties Skeletal muscle action potential Resting state:  + + High extracellular Na , high intracellular K Depolarization:  Na  influx (Na  channels opened, K  channels start opening) + + + Repolarization:  K  efflux (Na  channels closed, K  channels open) Na /K  ATPase (“pump”) restores ion gradient Cardiac muscle action potential Resting state:    High extracellular Na  and Ca , high intracellular K + Depolarization:  Na  influx (Na  channels opened, K  channels closed, Ca  channels start to open) Early repolarization:  Ca  influx “Ca­induced­Ca release” (Na  channels closed, Ca  channels open, some  K  channel opening) Late repolarization:  K  efflux (K  channels open) + + Na /K  ATPase (“pump”) restores ion gradient Autorhythmicity:  SA Node action potential Cardiac muscle action potential Autorhythmicity:  Self­generating action potentials in regular time intervals 1) Pacemaker potential:  Na  “leakage” into cell.....causes resting membrane potential to move towards  threshold.  Inside of cell becomes more electrically positive. + K  channels closing 2) Depolarization phase: Ca  channels open, K  channels closed 3) Repolarization phase: Ca  channels close, K  channels open Electrocardiogram Electrical activity of heart tissue P wave:  Atrial depolarization (Electrical)  Atria relaxed (Mechanical) QRS complex:  Ventricular depolarization and atrial repolarization. Atria contracted. Ventricles START to contract T wave:  Ventricular repolarization  Ventricles contracted, atria relaxed  20.7  Cardiac cycle Heart is two pumps that work together, right and left half Repetitive contraction (systole) and relaxation (diastole) of heart chambers Blood moves through circulatory system from areas of higher to lower pressure. 2 general states: Systolic state (2 phases):  chamber contracts and ejects blood Diastolic state (3 phases):  chamber fills with blood Systole Phase 1:  Isovolemetric contraction Phase 2:  Ejection Diastole Phase 3:  Isovolumetric relaxation Phase 4:  Passive ventricular filling Phase 5:  Active ventricular filling Heart sounds First heart sound or “lubb” Atrioventricular valves and surrounding fluid vibrations as valves close at beginning of ventricular systole Second heart sound or “dupp” Results from closure of aortic and pulmonary semilunar valves at beginning of ventricular diastole Third heart sound (occasional) Caused by turbulent blood flow into ventricles and detected near end of first one­third of diastole 20.8  Mean arterial pressure Average blood pressure in aorta (slightly less than the average of systolic and  diastolic blood pressure) MAP = CO (cardiac output) x PR (peripheral resistance) CO is amount of blood pumped by heart per minute CO = SV x HR SV: Stroke volume  (blood pumped during each heart beat) HR: Heart rate (number of times heart beats per minute) Cardiac reserve: Difference between CO at rest and maximum CO….exercise. PR is total resistance against which blood must be pumped…..determined by vasculature state (i.e.,  vasoconstricted or vasodilated). Example….chronic high blood pressure due to arteriosclerosis (“hardening” of blood vessels)….effect on  MAP?  ▯ high PR because more pressure ▯ MAP increases ▯ myocardium has to work harder 20.9  Regulation of the heart Intrinsic regulation: Results from normal functional characteristics, not on neural or hormonal  regulation. Preload: (Starling’s law of the heart) is the amount of stretch of the ventricular walls. The greater the  stretch (preload), the greater the force of contraction. Afterload: pressure the contracting ventricles must produce to overcome the pressure in the aorta and  move blood into the aorta. Extrinsic regulation: Involves neural and hormonal control Parasympathetic stimulation Vagus nerve, decreases heart rate, acetylcholine is secreted and hyperpolarizes the heart  Sympathetic stimulation Cardiac nerves, innervate the SA and AV nodes, coronary vessels and the atrial and ventricular  myocardium. Increases heart rate and force of contraction. Norepinephrine released. Increases HR….effect on CO?  it increases Increases force of contraction….effects?  increases SV… increases CO Hormonal Control.  Epinephrine and norepinephrine from the adrenal medulla. Occurs in response to   increased physical activity, emotional excitement, stress 20.10  Heart and homeostasis Effect of blood pressure Baroreceptors monitor blood pressure (sensory neurons) Internal carotid arteries and aorta  Sensory information to centers in the medulla oblongata Effect of pH, carbon dioxide, oxygen Sensory neurons detect pH and CO  2n hypothalamus (and medulla oblongata) Chemoreceptors monitoring O  2n aorta and internal carotid arteries Effect of extracellular ion concentration Increase or decrease in extracellular K  decreases heart rate Effect of body temperature Heart rate increases when body temperature increases, heart rate decreases when body temperature  decreases Baroreceptor reflex (1) Sensory neurons  Baro­ and chemo­receptors (2)  Parasympathetic N.S. Vagus nerve, innervates SA node Decreases heart rate (3) Sympathetic N.S., cardiac nerves Increase in heart rate and myocardium contractility (4)  Sympathetic N.S. Innervation of adrenal medulla Epinephrine and norepinephrine release 20.10  The Heart and Homeostasis CHAPTER 21THE CARDIOVASCULAR SYSTEM BLOOD VESSELS AND  CIRCULATION 21.1 Functions of the Circulatory System 1. Carry blood … transport medium 2. Exchange nutrients, waste products, and gases … supports metabolism 3. Transport of hormones, components of the immune system, molecules required for coagulation,  enzymes, nutrients, gases, waste products, etc.  4. Regulate blood pressure … changing vessel diameter… how? 5. Directs blood flow … redistributes blood flow 21.2 Structural Features of Blood Vessels  Arteries Elastic Muscular Arterioles Capillaries: site of exchange with tissues  Veins: thinner walls than arteries, contain less elastic tissue and fewer smooth muscle cells  Venules  Small veins  Medium or large veins  Capillaries Capillary wall consists of endothelial cells....continuous with endocardium.  Basement membrane, connective tissue  Substances move through capillaries by diffusion:  Lipid­soluble and small water­soluble molecules through plasma membrane  Larger water­soluble molecules pass through fenestrae (gaps) between endothelial cells.  Types of Capillaries (Fig. 21.2)  Continuous  No gaps between endothelial cells  Less permeable to large molecules (muscle, nervous tissue)  Muscle damage… protein leakage Fenestrated  Endothelial cells have numerous fenestrae, highly permeable. (intestinal villi, ciliary process of eye,  glomeruli of kidney) Sinusoidal Large diameter with large fenestrae (endocrine glands)  Sinusoids Large diameter sinusoidal capillaries. Sparse basement membrane (liver, bone marrow)  Venous sinuses are similar in structure as sinusoids (spleen)   Types of Capillaries Capillary density Greater in highly metabolic tissues such as:  Lungs....why?  Kidneys....why?  Cardiac muscle....why?  Skeletal muscle....why?  What is angiogenesis?  Good.....response to exercise training  Bad.....cancer proliferation  Capillary Network Arteries and Veins Types of arteries (Fig 21.6)  Elastic or conducting arteries Largest diameters, high pressure (fluctuates between systolic and diastolic) . More elastic tissue than  muscle.  Relatively thick tunica intima, thin tunica adventitia  Muscular arteries  Smooth muscle allows vessels to regulate blood supply by constricting or dilating  Most of the smaller unnamed arteries  Thick walls due to 25­40 layers of smooth muscle.  Smaller muscular arteries  Adapted for vasodilation and vasoconstriction  Thinner layer of smooth muscle  Arterioles  Small arteries to capillaries Types of Veins (Fig. 21.6)  Venules Drains capillary network, some smooth muscle cells  Small veins Thin layer of smooth muscle cells (continuous layer)  Tunica adventitia (connective tissue)  Medium veins  Transports blood from small veins to large veins  Large veins Thin tunica intima (endothelial cells.....some elastic fibres)  Thin tunica media   Predominant tunica adventitia  Portal veins 2 in­series capillary networks  Hepatic portal veins: GI system and spleen to liver  Hypothalamohypophysial portal veins: hypothalamus to anterior pituitary gland… transports “releasing  factors” Valves  Valves found in all veins greater than 2 mm in diameter.  Folds in intima that overlap.  More valves in veins of lower extremities than in veins of upper extremities.  Function....prevent backflow of blood  Varicose veins  Dysfunctional valves, mostly lower extremity  Blood pools in veins  Causes: pregnancy, defective valves  Symptoms: swelling, pain, ulcers in ankles (severe case)     Other Vessel Types  Vasa vasorum Blood vessels that supply the walls of arteries and veins. Penetrate vessel walls from the exterior.  Branches of arteries.  Portal veins  2 in­series capillary networks  Hepatic portal veins: GI system and spleen to liver  Hypothalamohypophysial portal veins: hypothalamus to anterior pituitary gland  Neural Innervation of Blood Vessels  Unmyelinated sympathetic nerve fibers form plexi in tunica adventitia........  vasoconstriction.... .decrease blood flow  Small arteries and arterioles innervated to greatest extent  Vessels of reproductive system innervated by parasympathetic nervous system......  vasodilation...increase blood flow  Some blood vessels innervated by myelinated fibers and act as baroreceptors that monitor stretch  and detect changes in blood pressure......sensory neurons.  21.6 Dynamics of Blood Circulation  Interrelationships between:  Pressure?.....force per unit surface area....blood pushing against blood vessel walls.  Flow?.....movement of or slow.  Resistance?.....opposing force to the normal flow of blood.  Vasoconstriction: increased pressure and resistance, decreased flow  Vasodilation: decreased pressure and resistance, increased flow  Blood Pressure   Laminar and Turbulent Flow  Laminar flow Streamlined  Outermost layer moves slowest (friction) and center moving fastest Turbulent flow  Non­laminar flow  Fluid passes a constriction, sharp turn, rough surface  Partially responsible for heart sounds  Pulsatile flow......blood flow in human CV system occurs in “spurts”  Effect of friction? Stretches endothelial cells (arteries)  Faster flow, greater stretch  Activates eNOS.....endothelial­derived nitric oxide synthase  Makes nitric oxide from L­arginine (amino acid)  NO migrates to smooth muscles and causes relaxation.....effect?  Blood Flow Expressed as the blood volume that passes a specific point per unit time  Cardiac output at rest = 5L/min  Max exercise = 25 L/min  Flow = (P1 – P2/R)  P1 and P2 are pressures in the vessel at points one and two; R is the resistance to flow  Directly proportional to pressure differences, inversely proportional to resistance  Resistance = 128vl/pD4  v is viscosity, l = length of the vessel, D is the diameter of the vessel  Changing diameter… 16x effect on resistance Viscosity  Measure of resistance of liquid to flow  As viscosity increases, pressure required to flow increases  Viscosity influenced largely by hematocrit (percentage of the total blood volume composed of red blood  cells)  Dehydration and/or uncontrolled production of RBCs can lead to increased viscosity which increases the  workload on the heart  Example..... “cheating” in endurance sports...may result in polycythemia (increase in RBC) Hematocrit ­ %age of total blood volume composed of RBC (normal is 45%) 21.7 Physiology of the Systemic Circulation •  Distributing blood over larger total surface area Pressure and Resistance Decreasing resistance to blood flow throughout CV system  Greatest drop in pressure occurs in arterioles which regulate blood flow through tissues  No large fluctuations in capillaries and veins    READ THE THREE ONLINE LECTURE NOTES Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Chapter 23 ­ RESPIRATORY SYSTEM 23.1 Functions of the Respiratory System Ventilation: Movement of air into and out of lungs External respiration: Gas exchange between air in lungs and blood Transport of oxygen and carbon dioxide in the blood Internal respiration: Gas exchange between the blood and tissues Respiratory System Functions 1) Regulation of blood pH: Altered by changing blood CO  2 cellular metabolism when we produce CO2 by cells, the cells have the ability to decrease the pH in blood making it acidity 2) Production of chemical mediators: ACE(for kidney)… angiostensin converting enzyme …  increases BP 3) Voice production: Movement of air past vocal folds makes sound and speech if we manipulate the vibration ▯ voice production changes 4)Olfaction: Smell occurs when airborne molecules are drawn into nasal cavity 5) Protection: Against microorganisms by preventing entry and removing them from respiratory  surfaces… epithelial cells produce mucus, cilia moves particles Muscles of Respiration Respiratory System ­ 14 04/11/2014 INSPIRATION AND EXPIRATION Inspiration Diaphragm, external intercostals, pectoralis minor, scalenes  Diaphragm: Central tendon: top of dome Quiet inspiration: Inferior movement of central tendon and flattening of dome. Abdominal muscles  relax Expiration Muscles that depress the ribs and sternum: abdominal muscles and internal intercostals.  Quiet expiration: relaxation of diaphragm and external intercostals with contraction of abdominal  muscles Labored breathing: all inspiratory  muscles are active and contract more forcefully. Expiration is rapid. Preura Pleural cavity ▯ contains fluid that serves to reduce the friction that occurs under resting conditions. it  also creates a vacuum ­ has the effect of pulling lung tissue keeping it inflated. it has negative pressure Visceral pleura ▯ has connection to pericardium Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Blood and Lymphatic Supply Two sources of blood to lungs: Pulmonary artery…… deoxygenated blood Pulmonary veins….. oxygenated blood These two are for external expiration Bronchial arteries….. branches of thoracic aorta For lungs Bronchial veins….to the azygous, merges with alveolar capillaries ▯ catch metabolic end products and  return it back Bronchial arteries and veins take care of the metabolic needs of the lungs Two lymphatic (lymphatic system regulates extracellular fluid volume) supplies Superficial and deep lymphatic vessels….. exits from hilus(medial component of lungs which is the entry  and exit) Superficial drain superficial lung tissue and visceral pleura Deep drain bronchi and associated C.T. 23.3  Ventilation What is ventilation?...... air movement What drives ventilation?....... pressure gradient What is pressure?....... force ÷ surface area Boyle’s Law: P = k/V, where P = gas pressure, V = volume, k = constant at a given temperature. Pressure and volume….. are inversely related How does the diaphragm alter pressure? Muscular contraction….. causes rib (thorax) displacement Displacement increases thoracic volume…Boyle’s law?.... pressure decreases since SA increases Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Intra­alveolar Pressure Changes Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Compliance  ▯ giving in Measure of the ease with which lungs and thorax expand The greater the compliance, the easier it is for a change in pressure to cause expansion A lower­than­normal compliance means the lungs and thorax are harder to expand…… still  lung/thoracic cage Pulmonary fibrosis: deposition of inelastic fibers in lung (emphysema) Pulmonary edema fluid accumulation and swelling. asthma, bronchitic, lung cancer can cause this Increased resistance to airflow caused by airway obstruction (asthma, bronchitis, lung cancer) Deformities of the thoracic wall (kyphosis, scoliosis) Measurement of Lung Function Spirometry: measures volumes of air that move into and out of respiratory system… measuring  ventilation Tidal volume: amount of air inspired or expired with each breath. At rest: 500 mL  Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Inspiratory reserve volume: amount that can be inspired forcefully after inspiration of the tidal  volume (3000 mL at rest) Expiratory reserve volume: amount that can be forcefully expired after expiration of the tidal volume  (100 mL at rest) Residual volume: volume still remaining in respiratory passages and lungs after most forceful  expiration (1200 mL) Pulmonary Capacities The sum of two or more pulmonary volumes Inspiratory capacity: tidal volume plus inspiratory reserve volume Functional residual capacity: expiratory reserve volume plus residual volume… 2300 mL Vital capacity: sum of inspiratory reserve volume, tidal volume, and expiratory reserve volume… 4600  mL Total lung capacity: sum of inspiratory and expiratory reserve volumes plus tidal volume and residual  volume… 5800mL Minute Ventilation and Alveolar Ventilation Minute ventilation: total air moved into and out of respiratory system each minute; tidal volume X  respiratory rate Respiratory rate (respiratory frequency): number of breaths taken per minute Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Anatomic dead space: formed by nasal cavity, pharynx, larynx, trachea, bronchi, bronchioles, and  terminal bronchioles. there is oxygen in the air but the oxygen doesnt move around. the air here, does not participate in gas  exchange Physiological dead space: anatomic dead space plus the volume of any alveoli in which gas  exchange is less than normal.  Alveolar ventilation (V ): vAlume of air available for gas exchange/minute   Ventilation VS. perfusion? the ability of our body to get oxygen into the CV system. perfusion ­ CV link to the pulmonary system. what we see around each alveolus, we see a web of  capillaries. those capillaries help with the gas exchange they are both equally important. 23.5 Physical Principles of Gas Exchange Partial pressure The pressure exerted by each type of gas in a mixture Dalton’s law: total pressure is the sum of the individual pressures of each gas.  P total PO2 +PC02 + PH2O + N2  …. (all nitrogen we breathe in, we breath out) Air in the respiratory system adds H O….mucus lining 2 Diffusion of gases through liquids Henry’s Law: Concentration of a gas in a liquid is determined by its partial pressure and its solubility  coefficient Solubility coeficient…. greater for CO2 than O2 Physical Principles of Gas Exchange FACTORS: 1. Membrane thickness……barrier to gas exchange due to fluid accumulation… pulmonary edema 2. Diffusion coefficient of gas. CO  is 202times more diffusible than O   2 3. Surface area. ....emphysema, lung cancer destroys lung tissue…..loss of alveoli, decrease in surface  area, less diffusion 4. Partial pressure differences. Separate for O  and C2 …. High2to low pressure… increases with  ventilation 23.6 Oxygen and Carbon Dioxide Transport in the Blood Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Oxygen Moves from alveoli into blood ▯ external resp Oxygen moves from tissue capillaries into the tissues ▯ internal resp 2 modes of transport: Dissolved… establishes PO2 of blood (1.5%) dissolved is more important because this is what is going to dictate what happens to the RBC  (haemoglobin­holds oxygen). it is hard for tissues to take the oxygen from RBC. RBC…. Bound to Hb (98.5%) Carbon dioxide Moves from tissues into tissue capillaries Moves from pulmonary capillaries into the alveoli 3 modes of transport: Dissolved RBC Bicarbonate▯ CO2 and carbonic anhydrase Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Dissociation curve What is the “Dissociation curve” Graph depicting the relative amount2of O  bound to hemoglobin Not a constant value Depends on: Location in the cardiovascular system Amount of dissolved2O  (how much?......) 1.5% of all CO2 Dissociation Curve Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Factors affecting the dissociation curve 1)  PO 2…due to less (or more) dissolved O  mo2ecules 2)  PCO …2.related to decrease in pH 3)  pH or [H ]…..Bohr effect influence of protons on the association of oxygen and haemoglobin. the protons will reduce the affinity  (chemical attraction) between oxygen and haemoglobin when you reduce it, it is easier to get the oxygen  away faster 4)  Temperature……increased kinetic activity of molecules 5)  2,3 BPG 2,3 bisphosphoglycerate  produced by RBC & alters O ­H2 affinity a low oxygen environment will signal the RBC to increase the production of BPG Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Shifting the Curve Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Transport of Carbon Dioxide Bicarbonate ions (70%)  Combination with RBC proteins (23%: primarily hemoglobin)  Dissolved in plasma (7%)…..establishes P2O Hemoglobin that has released oxygen binds more readily to carbon dioxide than hemoglobin that has  oxygen bound to it (Haldane effect) Carbon Dioxide Transport:  Internal Respiration ­ Tissue Level Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Carbon Dioxide Transport:  External Respiration ­ Lung level Respiratory System ­ 14 04/11/2014 23.7  Regulation of Ventilation Medullary respiratory center Dorsal groups stimulate the diaphragm Ventral groups stimulate the intercostal and abdominal muscles Pontine (pneumotaxic) respiratory group Regulates the breathing rhythm (inspiration and expiration) Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Rhythmic Ventilation Starting inspiration Medullary respiratory center neurons are continuously active Input received from receptors that monitor blood gases, temperature. Increasing inspiration Increased motor neuron activation……increases breathing depth Stopping inspiration Inhibitory neurons to medullary respiratory centre… deactivates inspiratory neurons Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Respiratory System ­ 14 04/11/2014 Chemical Control of Ventilation Effect of carbon dioxide:  Increase in rate and depth of respiration Hypercapnia: greater­than­normal amount of carbon dioxide Hypocapnia: lower­than­normal amount of carbon dioxide Chemosensitive area in medulla oblongata is more important for regulatCO2 and pH Carotid bodies respond rapidly to changes in blood pH because of exercise Effect of oxygen:  Carotid and aortic body chemoreceptors respond to decreased2PO  by increased stimulation of respiratory  center Hypoxia: decrease in oxygen levels below normal values READ ONLINE LECTURE STUFF Digestive System ­ 20 04/11/2014 CHAPTER 24 ­ DIGESTIVE SYSTEM 24.8  Stomach Histology of the Stomach Gastric pits: openings for gastric glands.  Secretions Mucus: protects stomach lining from acid and  digestive enzymes Parietal cells: hydrochloric acid and intrinsic  factor  Chief cells: pepsinogen  Intrinsic factor: Assists with vitamin B12  absorption Endocrine: regulatory hormones Histamine:  stimulates acid secretion Gastrin … stimulates HCL secretion Somatostatin:  inhibits gastrin and insulin  secretion… reduces gastric activity Phases of Stomach Secretions (3) Cephalic, Gastric, and Intestinal phases 1)  Cephalic phase ­ ▯ thought of food Digestive System ­ 20 04/11/2014 Medulla oblongata stimulation……. Sensation (taste, smell, texture, memory) Parasympathetic N.S. stimulation….. Secretion of gastrin and histamine……stimulates HCL and pepsinogen secretion 2)  Gastric phase  ▯ MOST SECRETION  ▯ having food in mouth Stimulated by stomach volume……presence of food causes distension Activation of mechanoreceptors which are?? sensory neuron hat is buried in the tissue in stomach. when you eat, the stomach stretches and the  neurons  are stimulated. AP occurs Amplifies gastric secretions….. HCl and pepsinogen ramp up a lot 3)  Intestinal phase Inhibits gastric secretions Stimulated by…… a idic chyme enter duodenum (proximal part of small intestine) Secretin…….released by intestinal cells…..inhibits parietal and chief cells CCK……cholescystokinin……stimulated by “fatt ” chyme… inhibits gastric secretions stimulates gallbladder to secret bile to break down the fat 24.9  Small Intestine Digestive System ­ 20 04/11/2014 Duodenum 25 cm Ducts from liver and pancreas and gall bladder Digestive System ­ 20 04/11/2014 Jejunum and Ileum Jejunum­ 2.5 m Ileum­ 3.5 m. Peyer’s patches or lymph nodules Peyer’s patches: lymphatic nodules numerous in mucosa and submucosa… … immune response to  pathogens  Ileocecal junction: where ilium meets large intestine. Ileocecal sphincter(traps chime in  small intestine – smooth mucle) and ileocecal valve (keeps chime from moving  back – one way movement) Secretions of the Small Intestine Fluid primarily composed of water, electrolytes and mucus. Mucus  Protects against digestive enzymes and stomach acids… leaving the stomach Digestive enzymes (carb – mouth. Protein – stomach. Fat – some in mouth) Disaccharidases: Degraded to… monosaccharides Peptidases: Hydrolyze peptide bonds Nucleases: Break down nucleic acids Duodenal glands  Digestive System ­ 20 04/11/2014 secretes alkaline fluid to ofset acidic chyme. acids are neutralized Stimulated by vagus nerve, secretin, chemical or tactile irritation of duodenal mucosa Movement in the Small Intestine Mixing and propulsion over short distances Segmental contractions mix… circular muscle Peristalsis propels… longitudinal muscle Ileocecal sphincter Remains slightly contracted until peristaltic waves reach it…effect? Smooth mucle contraction stimulates spincter relaxation Relaxation, allows chyme to enter cecum  Cecal distention causes local reflex and ileocecal valve constricts Prevents more chyme from entering cecum  Effect?...  Slows small intestine movement, increaes digestion and absorption 24.10  Liver Lobes:  Major (left and right), minor (caudate, quadrate) Porta: on inferior surface.  Hepatic portal vein deoxy blood. 75% of the blood entering liver comes from this vessel. one of the job of liver is to detoxify  blood. liver store nutrients. it takes those nutrients from small intestine. this vein trasports the blood from the  small intestine hepatic artery blood that supplies and serves a s a lifeline to liver cells. they are metabolically active. hepatic nerve plexus enter nerve supply to liver that comes via sympathetic andpara sympathetic branches. the nerve supply does not  have  direct effect on liver cells but has a direct supply to the blood supply. increase or decrease blood flow  to the liver Lymphatic vessels regulate fluid balance in and out of liver two hepatic ducts exit small tubes that liver secretions into large intestine. bile is the main secretion Ducts Right and left hepatics unite to form the common hepatic duct Cystic: from…. Gallbladder ▯ ga lbladder stores bile. it moves to cystic duct and then eventually the small  intestine. Digestive System ­ 20 04/11/2014 Common bile: union of cystic duct and common hepatic duct Liver, Gallbladder, Pancreas and Ducts Digestive System ­ 20 04/11/2014 Histology of the Liver Digestive System ­ 20 04/11/2014 oxygenated blood from aorta goes to hepatic artery deoxygenated blood with nutrients from digestive tract go through hepatic portal vein blood flows from the hepatic portal vein to central vein to distribute the deoxy blood. this spreads out the  nutrients from the small intestine to the liver. once the blood has decided what to do with the nutrients going through it, it exits to hepatic vein and inf  vena cava Functions of the Liver Bile production: 600­1000 mL/day. Bile salts (bilirubin), cholesterol, fats, fat­soluble hormones, lecithin Neutralizes and dilutes stomach acid… alkaline solution Fat emulsification… breakdown of triglycerides Storage  Glycogen, fat, vitamins, copper and iron… short term Nutrient interconversion  Gluconeogenesis……making new glucose from non­carbohydrate sources such as AA from muscle tissue Assists with synthesis of vitamin D Detoxification  Hepatocytes remove ammonia and convert to urea…­product of protein breakdown and maximal  intensity exercise Phagocytosis  Kupffer cells phagocytize worn­out and dying red and white blood cells, some bacteria Synthesis  Albumins, fibrinogen, globulins, heparin(inhibits clotting), clotting factors 24.11  Gallbladder Sac lined with mucosa folded into rugae, inner muscularis, outer serosa  Stores bile (from liver) Stimulated by cholecystokinin (hormone from the intestine) and vagal stimulation how does the gallbladder know there is fa present in the small intestine? with this hormone. this is a fast  acting system (order of minutes) the hormone binds to cells and stimulates contraction of gallbladder. Bile exits through cystic duct then into common bile duct Gallstones: precipitated cholesterol  Can block cystic duct 24.12  Pancreas Digestive System ­ 20 04/11/2014 Pancreas both endocrine and exocrine Endo­ hormones from pancreas diffuse  directly into CV system Exo – pass through ducts Endocrine: pancreatic islets.  Produce insulin, glucose, and  somatostatin  Exocrine: groups acini (grape­like  cluster) form lobules separated by  septa.  Pancreatic secretions Aqueous. Produced by columnar epithelium lining smaller ducts. Na , K , HC3  (bicarbonate helps to  neutralize and buffer), water.  Enzymatic portion:  Trypsinogen  Chymotrypsinogen  Procarboxypeptidase  Pancreatic amylase Pancreatic lipases Deoxyribonucleases and ribonucleases  Trypsin, chymotrypsin, and carboxypeptidase digest proteins: proteolytic. Pancreatic amylase continues digestion of starch. Pancreatic lipase digests lipids. Deoxyribonucleases and ribonucleases digest DNA and ribonucleic acid, respectively. 24.13  Large Intestine Absorption of water and salts, secretion of mucus. Bacterial activity 1500 mL chyme enter the cecum, 90% of volume reabsorbed. Internal: smooth muscle (involuntary) External: skeletal muscle (voluntary) Digestive System ­ 20 04/11/2014 Secretion of the Large Intestine (10% of absorption is in large intestine) sympatic ­ part of NS that is more excititory. parasympathetic ­ digestive activity increases when not excersise 1)  Mucus Protective coating, stimulated by…… parasympathetic NS 2)  Pumps: Removal of acid (produced by….bacterial action) ­  Exchange of HCO f3r Cl­ Exchange of Na  for H+ 3)  Gas production from bacterial action……undigested carbohydrates fermented (fibre) 4)  Bacteria produce vitamin K….. absorbed up to 1000 diff species of bacteria Movement in the Large Intestine 1)  Mass movements Common after meals Integrated by the enteric plexus 2)  Local reflexes instigated by the presence of food in the stomach and duodenum Digestive System ­ 20 04/11/2014 Gastrocolic: initiated by stomach Duodenocolic: initiated by duodenum 3)  Defecation  Defecation reflex: distension of the rectal wall by feces Parasympathetic stimulation 1. The thought or smell of food, distension of the stomach and the movement of chyme into the duodenum  can stimulate the gastrocolic and duodenocolic reflexes (green arrows) 2. the two reflexes stimulate mass movements in the colon, which propel the contents of the colon toward  the rectum (orange arrows) 3. Distention of the rectum by feces stimulates local defecation reflexses. these reflexes cause contractions  of the colon and rectum (brown), which move feces towards the anus Digestive System ­ 20 04/11/2014 4. local reflexes cause relaxation of the internal anal spincter (brown) 5. distention of the recturm by feces stimulates parasympathetic reflexes. AP are propagated to the  defecation reflex center located in the spinal cord (yellow arrow) 6. AP stimulate contraction of the colon an rectum and relaxation of the internal anal spincter (purple) 7. AP are propagated through ascending nerve tracts to the brain (blue) 8. Descending nerve tracts from the brain regulate defecation reflex center (pink) 9. AP from brain control external anal sphincter (puerple) 24.14  Digestion and Absorption Digestion  Breakdown of food molecules for absorption into circulation  Mechanical: breaks large food particles to small Chemical: breaking of chemical bonds by digestive enzymes  Absorption and transport Molecules are moved out of digestive tract and into circulation for distribution throughout body Digestive System ­ 20 04/11/2014 Carbohydrates Digestive System ­ 20 04/11/2014 Glucose is transported to cells requiring energy; insulin influences rate of transport. Monosaccharide glucose transport 1. glucose is absorbed by symport with NA+ into intestinal epithelial cells 2. symport is driven by a sodium gradient extablished by a NA+ K + pump 3. glucose moves out of the intestinal epithelial cells by facillitated diffusion 4. glucose enters the capillaries of the intestinal villi and is carried through the hepatic portal vein to the liver Lipids Digestive System ­ 20 04/11/2014 Triglycerides, phospholipids, fat­soluble vitamins Bile salts surround fatty acid and glycerol to form micelles Chylomicrons: 90% t iglyceride, 5% cholesterol, 4% phospholipid, 1%protein ▯ this is what gets  absorbed into the lacteal. it takes two hours for the lipids to show up in the CV system. carbs you get them  right away Lipid transport 1. bile salts surround FA and monoglycerides to form micelles 2. micelles attach to the plasma membranes of intestinal epithelial cells, and the FA and  monoglycerides pass by siple diffusion into the interstinal epithelial cells 3. within the intestinal epithelial ccell, the FA and monoglycerides are converted to triglycerides;  proteins coat the triglycerides to form chylomicrons, which more out of the intestinal epithelial cells  by exocytosis 4. the chylomicrons enter the lacteals of te intestinal villi and are carried throught he lymphatic  system to the general circulation Lipoproteins Cholesterol: 15% ingested; 85% manufactured in liver and intestinal mucosa Chylomicrons: 9 % lipid and 1% protein in order to absorb cholesterol, it needs to packed as chylomicrons. first stage lipoprotein made by intestinal cell VLDL: 92% lipid, 8% protein Digestive System ­ 20 04/11/2014 chylomicron is transformed to this Processed by……. liver Triglycerides removed and stored in adipose cells.  LDL: 75% lipid, 25% protein VLDL is transformed to this. (bad cholesterol) has the most cholesterol. has the potential for injuring blood  vessels and formng plaque and stuff Transports cholesterol to cells HDL: 55% lipid, 45% protein the density makes it able to absorb any extra cholesterol that is present Transports excess cholesterol from cells to liver Amino Acid Transport protein increases metabolic rate because we need ATP. cells use AA as building blocks for new protein  when we have caloric restriction. liver cells can make new glucose from AA that your body takes from  muscle protein. Pepsin breaks proteins into smaller polypeptide chains Proteolytic enzymes produce dipeptides, tripeptides, amino acids Digestive System ­ 20 04/11/2014 AA absorption 1. acidic and most neutral AA are absorbed by symport into intestinal epithelial cells 2. Symport is driven by a sodium gradient established by a NA+ K+ pump 3. AA move out of intertinal epithelial cells 4. AA enter the capillaries of the intestinal villi and are carried through the hepatic portal vein to liver Water and 
More Less

Related notes for KINESIOL 1AA3

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.