הגוף כמערכת-על
כיצד כל המערכות עובדות יחד?
שיתוף פעולה בין מערכות
מערכות הגוף כמחלקות בחברה גדולה
דמיינו חברה גדולה עם מחלקות שונות:
- מחלקת הרכש (מערכת העיכול) - מביאה חומרי גלם (מזון מפורק)
- מחלקת האוורור (מערכת הנשימה) - מספקת אוויר צח (חמצן)
- מחלקת השליחויות (מערכת הדם) - מעבירה הכול ממקום למקום
- העובדים (התאים) - עושים את העבודה בפועל (נשימה תאית = ייצור אנרגיה)
- מחלקת הפינוי (מערכת ההפרשה) - מסלקת פסולת (CO2, אוריאה)
אם מחלקה אחת לא עובדת - כל החברה משותקת!
המסלול: מאוכל לאנרגיה
מערכת העיכול
מפרקת מזון לגלוקוז וחומצות אמינו.
החומרים המפורקים נספגים לדם במעי הדק.
מערכת הנשימה
מכניסה חמצן מהאוויר לדם בשלפוחיות הריאה.
מוציאה CO2 מהדם לאוויר.
מערכת הדם
מובילה גלוקוז וחמצן מהמעי והריאות לכל תא.
מפנה CO2 ופסולת מהתאים.
התא (מיטוכונדריון)
במיטוכונדריון מתרחשת נשימה תאית:
גלוקוז + חמצן ← CO2 + H2O + אנרגיה (ATP)
←←
←←←
כמה אנרגיה הגוף צורך?
הגוף שלנו מכיל כ-37 טריליון תאים, וכל אחד מהם מבצע נשימה תאית ברציפות. ביום ממוצע, הגוף מייצר כמות של ATP שווה למשקל הגוף עצמו - כ-40-70 ק"ג ATP ביום! (כמובן שה-ATP מתפרק ונבנה מחדש כל הזמן).
גם במנוחה מלאה, הגוף צורך אנרגיה: הלב פועם 100,000 פעמים ביום, המוח צורך 20% מהאנרגיה למרות שהוא רק 2% ממשקל הגוף, וטמפרטורת הגוף נשמרת על 37 מעלות.
נשימה תאית - המפעל האנרגטי
נשימה תאית
כל תא בגוף מבצע נשימה תאית כדי לייצר אנרגיה.
המשוואה:
גלוקוז + חמצן ← פחמן דו-חמצני + מים + אנרגיה
C6H12O6 + 6O2 ← 6CO2 + 6H2O + ATP
היכן? במיטוכונדריון - אברון שנמצא בכל תא (חוץ מכדוריות דם אדומות).
למה? האנרגיה (ATP) משמשת לכל תהליכי החיים: תנועה, חלוקת תאים, ייצור חלבונים, שמירת חום הגוף.
מתי? תמיד! 24 שעות ביממה, גם בשינה. בזמן מאמץ - יותר.
נשימה תאית היא התהליך שממיר את 'הדלק' (גלוקוז + חמצן) לאנרגיה שימושית (ATP).
ATP - מטבע האנרגיה של הגוף
מהו ATP ולמה הוא כל כך חשוב?
ATP (אדנוזין טריפוספט) הוא מולקולה שמאחסנת אנרגיה. חשבו עליה כמטבע אנרגיה:
כמו שכסף הוא אמצעי חליפין - אפשר לשלם איתו על כל דבר - כך ATP הוא 'מטבע אנרגיה' אוניברסלי. כל תהליך שדורש אנרגיה 'משלם' ב-ATP.
דוגמאות לתשלום ב-ATP:
- התכווצות שריר = 'תשלום' ATP
- שליחת אות עצבי = 'תשלום' ATP
- בניית חלבון = 'תשלום' ATP
- שמירת חום הגוף = 'תשלום' ATP
נשימה תאית היא ה'מפעל' שמייצר את מטבעות ה-ATP.
ATP הוא מולקולת האנרגיה האוניברסלית - כל תהליך שדורש אנרגיה משתמש בו.
סיכום המסלול:
אוכל ← מערכת עיכול (פירוק) ← דם (הובלה) ← תא (נשימה תאית) ← אנרגיה
אוויר ← מערכת נשימה (חמצן לדם) ← דם ← תא ← נשימה תאית
פסולת: CO2 ← דם ← ריאות ← אוויר
שיתוף פעולה בין המערכות
כיצד המערכות משתפות פעולה?
| מערכת | מה מספקת? | למי מספקת? | מה מקבלת? | ממי מקבלת? |
|---|---|---|---|---|
| עיכול | גלוקוז, חומצות אמינו | לדם ← לתאים | חמצן + דם | מנשימה + דם |
| נשימה | חמצן | לדם ← לתאים | CO2 להוצאה | מהתאים ← דרך הדם |
| דם | הובלה - גלוקוז + O2 | לכל התאים | גלוקוז מהמעי, O2 מהריאות | מעיכול + נשימה |
| תאים | אנרגיה (ATP) | לעצמם ולגוף | גלוקוז + O2 | מהדם |
| הפרשה | סילוק פסולת | לגוף כולו | CO2, אוריאה, מים | מהתאים ← דרך הדם |
* שימו לב: מערכת הדם היא 'דוור' מרכזי שמחבר בין כל המערכות
מה קורה בזמן מאמץ גופני?
מנוחה מול מאמץ גופני
במנוחה
דופק: 60-80 פעימות/דקה
נשימה: 12-16 נשימות/דקה
אנרגיה: ייצור בסיסי לתפקוד איברים
טמפרטורה: 37 מעלות
דוגמה: הגוף צורך כ-80 קלוריות בשעה במנוחה מלאה
במאמץ (ריצה)
דופק: 140-180 פעימות/דקה
נשימה: 40-60 נשימות/דקה
אנרגיה: ייצור מוגבר פי 10-20
טמפרטורה: עולה, הזעה לקירור
דוגמה: ריצה צורכת 600-1000 קלוריות בשעה
כל המערכות מגבירות פעילות בו-זמנית: עיכול מאט (הדם עוזב את המעי לשרירים), לב ונשימה מואצים
תגובת הגוף למאמץ
דופק עולה
הלב פועם מהר יותר כדי להוביל יותר דם (חמצן + גלוקוז) לשרירים הפעילים.
נשימה מואצת
הנשימה מתגברת כדי לקלוט יותר חמצן ולפלוט יותר CO2 שנוצר.
הזעה
הגוף מתחמם מהנשימה התאית המוגברת - זיעה מקררת אותו.
רעב ואחרי כך עייפות
מאגרי הגלוקוז מתרוקנים - צריך לאכול ולנוח כדי להתאושש.
מערכת ההפרשה - פינוי פסולת
מוצרי פסולת ודרכי הפינוי
נשימה תאית וחילוף חומרים מייצרים פסולת שחייבים לפנות כדי לשמור על הומאוסטזיס (שיווי משקל פנימי).
- CO2 - מפונה דרך הריאות (נשיפה)
- אוריאה (פסולת חנקנית מפירוק חלבונים) - מפונה דרך הכליות בשתן
- מים עודפים - דרך הכליות (שתן) והעור (זיעה)
- שאריות מזון שלא נספגו - דרך המעי הגס (צואה)
כשמערכת אחת נכשלת
מחלות שממחישות את התלות בין מערכות
אסתמה
מערכת הנשימה מוגבלת ← פחות חמצן מגיע לדם ← התאים מקבלים פחות חמצן ← ירידה בייצור אנרגיה ← עייפות, קוצר נשימה.
אנמיה
מחסור בהמוגלובין בדם ← פחות חמצן מובל ← התאים רעבים לחמצן ← חולשה, חיוורון, עייפות גם ללא מאמץ.
סוכרת סוג 1
הלבלב לא מייצר אינסולין ← גלוקוז לא נכנס לתאים ← למרות שמערכת העיכול עובדת בסדר, התאים לא מקבלים 'דלק'.
אי ספיקת כליות
הכליות לא מסננות פסולת ← אוריאה ורעלים מצטברים בדם ← מרעילים את כל התאים ← נזק לכל המערכות.
שאלה לחשיבה
אדם רץ מרתון. מדוע קצב הנשימה ודופק הלב עולים?
בזמן ריצה, שרירי הרגליים צריכים הרבה יותר אנרגיה מהרגיל. הם מבצעים נשימה תאית מוגברת, שדורשת יותר חמצן וגלוקוז. הלב פועם מהר יותר כדי להוביל יותר דם (עם חמצן וגלוקוז) לשרירים. הנשימה מואצת כדי לקלוט יותר חמצן ולפלוט יותר CO2 שנוצר.
שאלה לחשיבה
אדם לא אכל כל היום. מאיפה הגוף שלו מקבל גלוקוז לנשימה תאית?
הכבד מאחסן גלוקוז בצורת גליקוגן. בזמן רעב, הכבד מפרק גליקוגן בחזרה לגלוקוז ומשחרר אותו לדם. אם הגליקוגן נגמר (אחרי יום ללא אכילה), הגוף מתחיל לפרק שומנים ואפילו חלבונים כדי לייצר אנרגיה.
שאלה לחשיבה
מדוע אחרי ארוחה כבדה אנחנו מרגישים עייפות ורוצים לנוח?
אחרי ארוחה גדולה, מערכת העיכול צריכה הרבה דם כדי לבצע את תהליך העיכול והספיגה. הדם מופנה מאיברים אחרים (כמו השרירים והמוח) אל מערכת העיכול. המוח מקבל פחות דם ← פחות חמצן ← תחושת עייפות. לכן לא מומלץ להתאמן מיד אחרי ארוחה כבדה - השרירים ומערכת העיכול 'מתחרים' על אותו דם.
כיוון שהמערכות תלויות זו בזו, תקלה באחת משפיעה על כולן:
- אסתמה - מערכת הנשימה מוגבלת, פחות חמצן מגיע לתאים, אנרגיה פוחתת
- אנמיה - מחסור בהמוגלובין בדם, פחות חמצן מובל לתאים
- סוכרת - הגוף לא מנצל גלוקוז כראוי, למרות שמערכת העיכול עובדת
- אי ספיקת כליות - פסולת מצטברת בדם ומרעילה את התאים