Kan, kardiyovasküler sistem içerisinde kesintisiz dolaşan, sıvı matrikse sahip özel bir bağ dokusudur. Diğer tüm bağ dokuları gibi hücrelerden ve hücreler arası ekstrasellüler maddelerden oluşur. Ortalama bir yetişkinde toplam kan hacmi yaklaşık 6 litre olup, bu miktar toplam vücut ağırlığının %7-8'ine tekabül eder. Kalbin pompalama gücü sayesinde kan, tüm vücut dokularına iletilerek besin ve oksijen taşınması, atıkların uzaklaştırılması, hormon iletimi, homeostazın ve termoregülasyonun sağlanması gibi hayati görevleri yerine getirir.
Kanın sıvı kısmını oluşturan ekstrasellüler matrise plazma adı verilir. Plazmanın %91-92'si sudan oluşurken, %7-8'ini albümin, globulinler ve fibrinojen gibi proteinler, geri kalan %1-2'sini ise elektrolitler, besinler, hormonlar, enzimler ve azotlu bileşikler oluşturur. Albümin, plazma proteinlerinin yaklaşık yarısını oluşturarak kan ile doku sıvısı arasındaki osmotik basınç dengesini ayarlar ve taşıyıcı protein olarak görev yapar.
Santrifüj edilmiş bir kan örneğinde hücrelerin kapladığı hacme hematokrit adı verilir. Bu hacmin %99'unu paketlenmiş eritrositler oluştururken, lökositler ve trombositler kan hacminin sadece %1'ini kaplar. Bu iki hücre grubu, santrifüj sonrasında eritrosit tabakası ile plazma arasında 'bulutsu katman' (buffy coat) adı verilen ince, dar bir tabaka oluşturur. Pıhtılaşması önlenmemiş kandan pıhtılaşma sonrasında geriye kalan saman renkli sıvıya ise serum denir.
Eritrositler (alyuvarlar), memelilerde yuvarlak (deve ve lamada oval), çekirdeksiz ve bikonkav disk şeklinde hücrelerdir. Buna karşın balık, kurbağa, sürüngen ve kuşlarda oval, çekirdekli ve bikonveks yapıdadırlar. Memeli eritrositleri, gelişim süreçlerinde çekirdekleriyle birlikte tüm organellerini kaybederek sadece hemoglobin içeren küçük hücrelere dönüşürler. Bikonkav şekilleri, gaz alışverişi için yüzey alanını maksimuma çıkararak oksijen ve karbondioksit taşıma kapasitelerini artırır.
Eritrositlerin sitoplazmasında bulunan karbonik anhidraz enzimi, karbondioksit ve sudan karbonik asit oluşumunu katalizler. Bu asit daha sonra bikarbonat ve hidrojen iyonlarına ayrışarak karbondioksitin akciğerlere taşınmasını sağlar. Oksijen ise demir içeren bir protein olan hemoglobine gevşekçe bağlanarak oksihemoglobin şeklinde taşınır. Eğer hemoglobin karbonmonoksite bağlanırsa, geri dönüşümsüz olan karboksihemoglobin kompleksi oluşur ve bu durum karbonmonoksit zehirlenmesine yol açar.
Eritrositlerin boyutlarındaki normal dışı çeşitliliğe anizositoz, şekilsel bozukluklarına ise poikilositoz denir. Kırmızı kan hücrelerinin sayısının veya içerdikleri hemoglobin miktarının normalin altına düşmesi anemi, normalin üzerine çıkması ise polisitemi olarak adlandırılır. Eritrositlerin hücre zarında bulunan spesifik glikoproteinler kan gruplarını (A, B, AB, O ve Rh faktörü) belirler. Yaşam süreleri yaklaşık 120 gün olan yaşlı eritrositler dalak, karaciğer ve kemik iliğindeki makrofajlar tarafından fagositozla ortadan kaldırılır.
Lökositler, organizmayı yabancı maddelere, patojenlere ve tümör hücrelerine karşı koruyan bağışıklık sistemi hücreleridir. Sayıları eritrositlere göre oldukça azdır. Lökositler, kılcal damarların endotel hücreleri arasından geçerek bağ dokuya göç etme yeteneğine sahiptir; bu olaya diyapedez denir. Sitoplazmalarında spesifik granül barındırıp barındırmamalarına göre granülositler (nötrofil, eozinofil, bazofil) ve agranülositler (lenfosit, monosit) olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar.
Nötrofiller, tüm lökositlerin %60-70'ini oluşturan, çok loplu çekirdeğe sahip en yaygın granülositlerdir. Akut bakteriyel enfeksiyonlarda yangı bölgesine ilk giden hücrelerdir ve bakterileri fagosite ederler. Eozinofiller, iki loplu çekirdeğe ve pembe-kırmızı boyanan iri granüllere sahiptir; paraziter enfeksiyonlarda ve alerjik reaksiyonlarda sayıları artar. Bazofiller ise en az sayıda bulunan granülositler olup, histamin ve heparin içeren mavi boyanan granülleriyle alerjik ve aşırı duyarlılık reaksiyonlarında rol oynarlar.
Agranülositlerden monositler, lökositlerin en büyük hücreleri olup böbrek şeklinde çekirdeğe sahiptirler ve dokulara geçerek makrofajlara dönüşürler. Lenfositler ise humoral bağışıklıktan sorumlu B lenfositler, hücresel bağışıklıktan sorumlu T lenfositler ve tümör hücrelerini yok eden doğal katil (NK) hücreleri olmak üzere üç gruba ayrılırlar. B lenfositler antikor üreten plazma hücrelerine farklılaşırken, T lenfositler timusta olgunlaşarak hücresel savunmayı yönetirler.
Kardiyovasküler sistem; kalp, arterler, kılcal damarlar ve venlerden oluşan kapalı bir taşıma sistemidir. Bu sistem, kanın akciğerlerde oksijenlenmesini sağlayan pulmoner dolaşım ile oksijenlenmiş kanın vücuda dağıtılmasını sağlayan sistemik dolaşım olmak üzere iki ana ağdan oluşur. Damarların duvarları genel olarak içten dışa doğru üç tabakadan meydana gelir: Tunika intima (endotel ve subendotelyal bağ dokusu), tunika mediya (düz kas ve elastik lifler) ve tunika adventisya (kollajen ve elastik liflerden oluşan dış kılıf).
Arterler, kanı kalpten dokulara taşıyan yüksek basınçlı damarlardır. Yapılarına göre elastik arterler (aort gibi büyük arterler), müsküler arterler (orta çaplı dağıtıcı arterler) ve arteriyoller (en küçük arter dalları) olarak sınıflandırılırlar. Büyük ve orta çaplı damarların duvarları çok kalın olduğundan, lümendeki kandan difüzyonla beslenemezler; bu yüzden kendi duvarlarında 'vaza vazorum' adı verilen küçük besleyici damarlar barındırırlar.
Kılcal damarlar, sadece tek katlı endotel ve bazal laminadan oluşan, madde alışverişinin yapıldığı en ince damarlardır. Yapısal özelliklerine göre kesintisiz endotel içeren sürekli kılcallar, hızlı madde geçişine izin veren pencereli kılcallar ve dalak ile karaciğer gibi organlarda bulunan, geniş çaplı ve kesintili endotelli sinüzoideal kılcallar olmak üzere üçe ayrılırlar. Venler ise kanı kalbe geri taşıyan, duvarları arterlere göre daha ince ve lümenleri daha geniş olan damarlardır; yer çekimine karşı kanın geri kaçmasını önleyen kapakçıklar (valvüller) içerirler.
Kalp, ritmik kasılmalarla kanı tüm vücuda pompalayan, dört odacıktan (iki atriyum, iki ventrikül) oluşan kas yapısında bir organdır. Kalp duvarı içten dışa doğru üç belirgin katmandan oluşur: Endokardiyum, miyokardiyum ve perikardiyum (epikardiyum). Endokardiyum, kalbin iç yüzeyini örten tek katlı yassı epitel (endotel) ve subendotelyal bağ dokusundan oluşur. Miyokardiyum, kalbin kasılmasını sağlayan esas kalın kas tabakasıdır; ventriküllerde atriyumlara göre çok daha kalındır. Perikardiyum ise kalbin dışını saran seröz zardır.
Kalp, dışarıdan sinirsel bir uyarı gelmeksizin kendi ritmik uyarılarını üretebilme ve yayabilme özelliğine sahiptir. Bu özelleşmiş uyarım ve iletim sistemi, sağ atriyum duvarında bulunan ve kalbin doğal pili (pacemaker) olarak kabul edilen sinoatriyal (SA) düğüm ile başlar. Sinoatriyal düğümden çıkan elektriksel uyarılar atriyum kası boyunca yayılarak kasılmaya yol açar ve atriyoventriküler (AV) düğüme ulaşır.
Atriyoventriküler düğümde toplanan ve kısa bir süre geciktirilen uyarılar, atriyoventriküler demetler (His demetleri) aracılığıyla ventriküller arası bölmeye (septum) iletilir. Burada sağ ve sol dallara ayrılan iletim sistemi, ventrikül duvarlarında Pürkinje lifleri olarak sonlanır. Kalp kası hücrelerinden modifiye olan bu özel iletim hücreleri, elektriksel uyarıyı normal kalp kası hücrelerine göre yaklaşık 4 kat daha hızlı ileterek ventriküllerin senkronize ve güçlü bir şekilde kasılmasını sağlar.