IB生物課程Cardiovascular system (心血管係統)知識點分析

情人節已過去一個(ge) 月，大家都有收獲“心動”的瞬間嘛?。這次繼續給大家帶來了IB生物的幹貨筆記！在本期推送中，我將帶著大家一起複習(xi) chapter 6 human physiology中的心血管係統和心髒相關(guan) 的內(nei) 容。讓我們(men) 一起來看看吧！

本文目錄

01Cardiovascular system (心血管係統)

a. William Harvey’s experiment

Blood circulation (血液循環)

02Heart

a. Structure of the heart

b. Control of heart beat

c. Cardiac cycle (心動周期)

01Cardiovascular system (心血管係統)

直至17世紀為(wei) 止，人們(men) 一直受到古希臘哲學家Galen的想法，認為(wei) 血液是由肝髒產(chan) 生，並通過心髒傳(chuan) 遞到各個(ge) 器官並吸收的。 直到William Harvey這個(ge) 大佬發現血液循環的正確理論，並推翻了之前原有看法，才有了我們(men) 現在對於(yu) 心血管係統的認知。

不知道大家有沒有玩過自己的血管（bushi），如果朝著自己的手的方向推的話什麽(me) 也不會(hui) 發生，但是如果朝著反方向推的話就會(hui) 發現推出來的那一截血管癟掉了。

（Source: Google） William Harvey就是通過這樣的觀察和小實驗，發現了IB要求我們(men) 背的這4個(ge) 血液循環的特征：

a. Blood flow is unidirectional(因為(wei) 有valve的存在所以血液流動是單方向的)

b. Heart is the pump (血液通過心髒傳(chuan) 遞全身)

c. Arteries carries the blood away from the heart (心 → 四肢)

d. Veins carries the blood to the heart (四肢→心) 

【曆年真題】 2019 MAY HL TZ2 P1

答案: B

Blood CirculationWilliam Harvey由此發現了心血管係統是double circulation(雙循環)：systematic(給身體(ti) ) 和 pulmonary (給肺)。

(Source: IB Biology Study Guide) 我們(men) 可以分為(wei) 以下幾個(ge) 步驟：

1. 右側(ce) 的心髒負責從(cong) pulmonary artery輸送deoxygenated blood到肺髒充氧

2. 充過氧的血液通過pulmonary vein回到左側(ce) 心髒

3. oxygenated blood被左側(ce) 心髒從(cong) aorta輸送到其他器官

4. 從(cong) 其他器官過來的缺氧血經過vena cava又回到了右側(ce) 心髒

5. 由此循環 

很多學生會(hui) 經常把雙循環搞混，所以推薦給大家這個(ge) 縮寫(xie) 幫助記憶：Blood Circulation is Really BLoody.

★RBL = Right side, Body to Lung 記住右邊的就可以反推出左邊的了！也就是Lung to Body。

Blood vessels 體(ti) 內(nei) 的血管可以大致分為(wei) 三類：

1. Arteries (動脈)

• 將血液從心髒泵出到全身  
• 為了能夠保持並承受將血液泵到全身的高壓力，動脈的是所有血管中最厚的，lumen(血管腔)也很細  
• Vessel wall(血管壁)很厚，包含elastic fiber和smooth muscle tissue。他們兩個一起協助維持著pump cycle (泵循環) 之間的血壓。

2. Veins (靜脈)

• 將血液從全身輸送回心髒  
• 為了能夠讓大量的血液回到心髒，lumen很寬，vessel wall也很薄  
• 靜脈中的血壓很低→血液到達capillaries的時候速度會減慢，而且沒有另一個泵來加速流動和增加壓力，所以靜脈有valves(血管瓣膜)來防止血液倒流。

（Source: Google）

3. Capillaries (毛細血管)

• 直徑很窄(10 μm)  
• 有著很薄且permeable(可滲透)的vessel wall→允許組織中的細胞和capillaries中的血液之間進行material exchange。  
• 分布很分散 → surface area (表麵積)很廣 = 更多的material exchange  
• 血液的流動速度慢 → 氧氣和二氧化碳充分地進行diffusion。

(Source: Britannica) 這邊給大家總結了三類血管的特征，一定要記下來哦~⬇️

【曆年真題】2016 MAY HL P1

答案: C

解析：為(wei) 什麽(me) 不是A？因為(wei) 不是所有arteries carry oxygenated blood: 心髒中的pulmonary artery carry deoxygenated blood

02Heart(心髒)心髒的整體(ti) 結構如下：

（Source: Google）不要掙紮了！！所有名稱部位都要背的orz

a. Heart Chamber

分為(wei) Atrium(心房)和ventricle(心室)，每種左右各一個(ge)  

負責收集血液再泵出

b. Heart Valve

作用是防止在泵血時壓力過大導致血液倒流  

分為(wei) 兩(liang) 種：

Atrioventricular valve→ 在atria和ventricles之間

§ Tricuspid valve → 右

§ Bicuspid valve → 左

§ Valve的左右可以通過諧音來記：tri – right

Semilunar valve → 在ventricle和arteries之間

Pulmonary valve → 和pulmonary artery相連=左

Aortic valve → 和aorta相連=右

c. Blood vessels

與(yu) 心髒連接的有四個(ge) 血管，分別是：  

Pulmonary Artery

和right ventricle相連，向肺輸送deoxygenated blood  

Aorta

和left ventricle相連，將oxygenated blood泵出到其他器官

Pulmonary veins

將oxygenated blood輸送到left atria

Vena cava (Superior & Inferior)

將deoxygenated blood輸送到right atria

整體(ti) 的血液流向小總結：

1. 將從(cong) 肺過來的oxygenated blood泵出心髒到其他器官

Pulmonary veins → Left atrium → Bicuspid valve → Left ventricle → Aortic valve → Aorta

2. 將deoxygenated blood從(cong) 其他器官收回再輸送到肺

Vena Cava → Right atrium → Tricuspid valve → Right ventricle → Pulmonary valve → Pulmonary vein

☆ 一個(ge) 小口訣幫助大家記憶：“左邊有氧，右邊沒氧 ”

☆ 隔開左右心室的心髒壁叫septum。心髒的最底端，也就是那個(ge) 小尖尖叫apex。

☆ 由於(yu) 左心室需要有足夠的力量才能把血液泵出心髒到全身，所以肌肉會(hui) 比較壯，也就是為(wei) 什麽(me) 左側(ce) 的心髒壁會(hui) 比右側(ce) 粗。

【曆年真題】 2019 MAY HL TZ1

答案：B

解析：注意！在這個(ge) 知識點一開始的彩色心髒圖片中看到的左右標記和我們(men) 從(cong) 第一人稱視角看到的的左右位置是相反的，所以做題的時候也要按照圖片的標準來選。不要因為(wei) 緊張就記混了哦！

2017 MAY HL TZ1

答案：A

解析：Lowest carbon dioxide = highest oxygen

Control of the Heart beat 心髒是由cardiac muscle組成的，這跟我們(men) 其他的身體(ti) 組織不太一樣。正常來說，如果我們(men) 想要讓某塊肌肉收縮的話，我們(men) 需要神經係統的幫助進而引發化學反應。 而心髒的收縮是myogenic contraction —— 心髒不需要收到神經的刺激就可以自行收縮。這也就意味著心髒的收縮是由心肌細胞發起的，而不是從(cong) 我們(men) 大腦傳(chuan) 過來的。

(Source: Google) 心髒的收縮是由右心房的一組specialized muscle cells發起的，稱之為(wei) sinoatrial node (SA node)。這個(ge) node的作用就是 “act as a pace maker” ——不停地發出信號讓心髒收縮並控製著heart rate(心率)。

發出信號後隨之通過walls of atria到達atrial-ventricle node (AV node)。然後就像接力賽一樣會(hui) 把signal遞給下一位選手，通過bundle of His到達Purkinje fibers最終得到心室收縮的效果。 信號在傳(chuan) 送的過程中故意會(hui) 有延遲，這樣做是為(wei) 了保證心室有時間在心房收縮後充滿血液，以最大限度地提高血流量。

心率可以通過連接到大腦medulla的兩(liang) 根神經而有所改變：Sympathetic nerve 加快心率，vagus nerve減慢心率。除此之外，在我們(men) 劇烈運動或者高度緊張的時候，adrenal gland會(hui) 釋放一種荷爾蒙——epinephrine，也就是我們(men) 所知道的腎上腺素，可以使心率加快。高度緊張時而導致心率加快這一現象被稱作為(wei) “fight or flight”。

【曆年真題】2020 NOV HL P1

答案：D

解析：為(wei) 什麽(me) 不是C？因為(wei) pulmonary artery transports deoxygenated blood

Cardiac Cycle 在心髒泵出血液這一過程中，atria,  ventricles, 和aorta會(hui) 有不同的壓力變化。心動周期是壓力變化的結果: 血液的進入和泵出都是由壓力造成的，也就是說SA node是必不可缺的！！

(Source: Google) 我們(men) 可以根據以上的這個(ge) cardiac cycle的壓力變化分成五個(ge) 步驟：

1. 在atrioventricular (AV) valve關(guan) 閉前

SA node發出信號 → 心房收縮導致心房內(nei) 的壓力增加→心房內(nei) 的血液流向心室

心房壓力>心室壓力

AV valve處於(yu) 開合狀態

Semilunar valve處於(yu) 關(guan) 閉狀態。

2. 在semilunar valve開啟前

血液進入心室導致心室壓力增加

現在心室壓力>心房壓力 = AV valve關(guan) 閉以防止血液倒流

AV valve的關(guan) 閉聲音造成phonocardiogram上的第一次disturbance也就是我們(men) 聽到的“Lub” (圖上寫(xie) 著heart sound的地方)

3. 在semilunar valve關(guan) 閉前

心室壓力大到把semilunar valve給衝(chong) 開了

血液流入動脈 = 心室壓力逐漸減小  

與(yu) 此同時，心房重新充滿了血液

4. 在AV valve開啟前

心室血液全部泵出後，壓力比現在動脈中的壓力小 → semilunar valve關(guan) 閉以防止血液倒流

Semilunar valve的關(guan) 閉聲音造成第二次disturbance “Dub”

5. 在AV valve開啟後

當血液被輸送到其他器官之後，動脈中的壓力下降  

心房壓力>心室壓力

血液又流入了心房並開始了下一輪循環

【曆年真題】2019 MAY HL TZ2 P1

答案：B 2019 MAY HL TZ1 P2

答案解析：重點在於(yu) heart和valves

主要作用：

Prevent backflow/controls direction of flow  

描述一下具體(ti) 內(nei) 容：

Open valves allowing blood to flow through

Closed valves allow chambers to fill with blood / pressure to rise

Valves open whenpressure is higher upstream  

舉(ju) 例：

Atrioventricular valve open when atrium is contracting

Semilunar valves prevent backflow from artery to ventricle

2021 MAY TZ2 P1

答案：A

最後的小建議&小總結

本期推文帶著大家過了一遍IB生物chapter 6中human physiology的心血管係統和心髒相關(guan) 的內(nei) 容，並搭配了一些曆年真題輔助大家鞏固知識。 作為(wei) IB生物7的過來人，這部分最難的點應該就在於(yu) 如何把心髒的血液流動記住，以及哪個(ge) 血管負責哪種循環和血液。

最後再提一下pulmonary artery這個(ge) 例外，雖然是個(ge) 動脈，但是流的是deoxygenated blood。 IB特別喜歡出關(guan) 於(yu) pulmonary artery的選擇題，因為(wei) 動脈一般都是oxygenated blood。心髒這方麵的內(nei) 容不經常出現在paper 2中，但是並不代表這些內(nei) 容就不重要！

想要看關(guan) 於(yu) cardiac cycle更加細節的步驟和相關(guan) 圖表可以戳這個(ge) 鏈接：https://library.med.utah.edu/kw/pharm/hyperheart/

最後祝大家都可以拿7777！下期再見