IB生物课程Cardiovascular system (心血管系统)知识点分析

情人节已过去一个月，大家都有收获“心动”的瞬间嘛?。这次继续给大家带来了IB生物的干货笔记！在本期推送中，我将带着大家一起复习chapter 6 human physiology中的心血管系统和心脏相关的内容。让我们一起来看看吧！

本文目录

01Cardiovascular system (心血管系统)

a. William Harvey’s experiment

Blood circulation (血液循环)

02Heart

a. Structure of the heart

b. Control of heart beat

c. Cardiac cycle (心动周期)

01Cardiovascular system (心血管系统)

直至17世纪为止，人们一直受到古希腊哲学家Galen的想法，认为血液是由肝脏产生，并通过心脏传递到各个器官并吸收的。 直到William Harvey这个大佬发现血液循环的正确理论，并推翻了之前原有看法，才有了我们现在对于心血管系统的认知。

不知道大家有没有玩过自己的血管（bushi），如果朝着自己的手的方向推的话什么也不会发生，但是如果朝着反方向推的话就会发现推出来的那一截血管瘪掉了。

（Source: Google） William Harvey就是通过这样的观察和小实验，发现了IB要求我们背的这4个血液循环的特征：

a. Blood flow is unidirectional(因为有valve的存在所以血液流动是单方向的)

b. Heart is the pump (血液通过心脏传递全身)

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

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

【历年真题】 2019 MAY HL TZ2 P1

答案: B

Blood CirculationWilliam Harvey由此发现了心血管系统是double circulation(双循环)：systematic(给身体) 和 pulmonary (给肺)。

(Source: IB Biology Study Guide) 我们可以分为以下几个步骤：

1. 右侧的心脏负责从pulmonary artery输送deoxygenated blood到肺脏充氧

2. 充过氧的血液通过pulmonary vein回到左侧心脏

3. oxygenated blood被左侧心脏从aorta输送到其他器官

4. 从其他器官过来的缺氧血经过vena cava又回到了右侧心脏

5. 由此循环 

很多学生会经常把双循环搞混，所以推荐给大家这个缩写帮助记忆：Blood Circulation is Really BLoody.

★RBL = Right side, Body to Lung 记住右边的就可以反推出左边的了！也就是Lung to Body。

Blood vessels 体内的血管可以大致分为三类：

1. Arteries (动脉)

• 将血液从心脏泵出到全身  
• 为了能够保持并承受将血液泵到全身的高压力，动脉的是所有血管中最厚的，lumen(血管腔)也很细  
• Vessel wall(血管壁)很厚，包含elastic fiber和smooth muscle tissue。他们两个一起协助维持着pump cycle (泵循环) 之间的血压。

2. Veins (静脉)

• 将血液从全身输送回心脏  
• 为了能够让大量的血液回到心脏，lumen很宽，vessel wall也很薄  
• 静脉中的血压很低→血液到达capillaries的时候速度会减慢，而且没有另一个泵来加速流动和增加压力，所以静脉有valves(血管瓣膜)来防止血液倒流。

（Source: Google）

3. Capillaries (毛细血管)

• 直径很窄(10 μm)  
• 有着很薄且permeable(可渗透)的vessel wall→允许组织中的细胞和capillaries中的血液之间进行material exchange。  
• 分布很分散 → surface area (表面积)很广 = 更多的material exchange  
• 血液的流动速度慢 → 氧气和二氧化碳充分地进行diffusion。

(Source: Britannica) 这边给大家总结了三类血管的特征，一定要记下来哦~⬇️

【历年真题】2016 MAY HL P1

答案: C

解析：为什么不是A？因为不是所有arteries carry oxygenated blood: 心脏中的pulmonary artery carry deoxygenated blood

02Heart(心脏)心脏的整体结构如下：

（Source: Google）不要挣扎了！！所有名称部位都要背的orz

a. Heart Chamber

分为Atrium(心房)和ventricle(心室)，每种左右各一个  

负责收集血液再泵出

b. Heart Valve

作用是防止在泵血时压力过大导致血液倒流  

分为两种：

Atrioventricular valve→ 在atria和ventricles之间

§ Tricuspid valve → 右

§ Bicuspid valve → 左

§ Valve的左右可以通过谐音来记：tri – right

Semilunar valve → 在ventricle和arteries之间

Pulmonary valve → 和pulmonary artery相连=左

Aortic valve → 和aorta相连=右

c. Blood vessels

与心脏连接的有四个血管，分别是：  

Pulmonary Artery

和right ventricle相连，向肺输送deoxygenated blood  

Aorta

和left ventricle相连，将oxygenated blood泵出到其他器官

Pulmonary veins

将oxygenated blood输送到left atria

Vena cava (Superior & Inferior)

将deoxygenated blood输送到right atria

整体的血液流向小总结：

1. 将从肺过来的oxygenated blood泵出心脏到其他器官

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

2. 将deoxygenated blood从其他器官收回再输送到肺

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

☆ 一个小口诀帮助大家记忆：“左边有氧，右边没氧 ”

☆ 隔开左右心室的心脏壁叫septum。心脏的最底端，也就是那个小尖尖叫apex。

☆ 由于左心室需要有足够的力量才能把血液泵出心脏到全身，所以肌肉会比较壮，也就是为什么左侧的心脏壁会比右侧粗。

【历年真题】 2019 MAY HL TZ1

答案：B

解析：注意！在这个知识点一开始的彩色心脏图片中看到的左右标记和我们从第一人称视角看到的的左右位置是相反的，所以做题的时候也要按照图片的标准来选。不要因为紧张就记混了哦！

2017 MAY HL TZ1

答案：A

解析：Lowest carbon dioxide = highest oxygen

Control of the Heart beat 心脏是由cardiac muscle组成的，这跟我们其他的身体组织不太一样。正常来说，如果我们想要让某块肌肉收缩的话，我们需要神经系统的帮助进而引发化学反应。 而心脏的收缩是myogenic contraction —— 心脏不需要收到神经的刺激就可以自行收缩。这也就意味着心脏的收缩是由心肌细胞发起的，而不是从我们大脑传过来的。

(Source: Google) 心脏的收缩是由右心房的一组specialized muscle cells发起的，称之为sinoatrial node (SA node)。这个node的作用就是 “act as a pace maker” ——不停地发出信号让心脏收缩并控制着heart rate(心率)。

发出信号后随之通过walls of atria到达atrial-ventricle node (AV node)。然后就像接力赛一样会把signal递给下一位选手，通过bundle of His到达Purkinje fibers最终得到心室收缩的效果。 信号在传送的过程中故意会有延迟，这样做是为了保证心室有时间在心房收缩后充满血液，以最大限度地提高血流量。

心率可以通过连接到大脑medulla的两根神经而有所改变：Sympathetic nerve 加快心率，vagus nerve减慢心率。除此之外，在我们剧烈运动或者高度紧张的时候，adrenal gland会释放一种荷尔蒙——epinephrine，也就是我们所知道的肾上腺素，可以使心率加快。高度紧张时而导致心率加快这一现象被称作为“fight or flight”。

【历年真题】2020 NOV HL P1

答案：D

解析：为什么不是C？因为pulmonary artery transports deoxygenated blood

Cardiac Cycle 在心脏泵出血液这一过程中，atria,  ventricles, 和aorta会有不同的压力变化。心动周期是压力变化的结果: 血液的进入和泵出都是由压力造成的，也就是说SA node是必不可缺的！！

(Source: Google) 我们可以根据以上的这个cardiac cycle的压力变化分成五个步骤：

1. 在atrioventricular (AV) valve关闭前

SA node发出信号 → 心房收缩导致心房内的压力增加→心房内的血液流向心室

心房压力>心室压力

AV valve处于开合状态

Semilunar valve处于关闭状态。

2. 在semilunar valve开启前

血液进入心室导致心室压力增加

现在心室压力>心房压力 = AV valve关闭以防止血液倒流

AV valve的关闭声音造成phonocardiogram上的第一次disturbance也就是我们听到的“Lub” (图上写着heart sound的地方)

3. 在semilunar valve关闭前

心室压力大到把semilunar valve给冲开了

血液流入动脉 = 心室压力逐渐减小  

与此同时，心房重新充满了血液

4. 在AV valve开启前

心室血液全部泵出后，压力比现在动脉中的压力小 → semilunar valve关闭以防止血液倒流

Semilunar valve的关闭声音造成第二次disturbance “Dub”

5. 在AV valve开启后

当血液被输送到其他器官之后，动脉中的压力下降  

心房压力>心室压力

血液又流入了心房并开始了下一轮循环

【历年真题】2019 MAY HL TZ2 P1

答案：B 2019 MAY HL TZ1 P2

答案解析：重点在于heart和valves

主要作用：

Prevent backflow/controls direction of flow  

描述一下具体内容：

Open valves allowing blood to flow through

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

Valves open whenpressure is higher upstream  

举例：

Atrioventricular valve open when atrium is contracting

Semilunar valves prevent backflow from artery to ventricle

2021 MAY TZ2 P1

答案：A

最后的小建议&小总结

本期推文带着大家过了一遍IB生物chapter 6中human physiology的心血管系统和心脏相关的内容，并搭配了一些历年真题辅助大家巩固知识。 作为IB生物7的过来人，这部分最难的点应该就在于如何把心脏的血液流动记住，以及哪个血管负责哪种循环和血液。

最后再提一下pulmonary artery这个例外，虽然是个动脉，但是流的是deoxygenated blood。 IB特别喜欢出关于pulmonary artery的选择题，因为动脉一般都是oxygenated blood。心脏这方面的内容不经常出现在paper 2中，但是并不代表这些内容就不重要！

想要看关于cardiac cycle更加细节的步骤和相关图表可以戳这个链接：https://library.med.utah.edu/kw/pharm/hyperheart/

最后祝大家都可以拿7777！下期再见