Name: circulatory system: blood flow and pressure
Uploaded: 2019-01-31T09:26:31.000Z
Duration: 5 min 33 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Tennessee Academic Standards

High School

Biology

from-molecules-to-organisms-structures-and-processes

From Molecules to Organisms: Structures and Processes

BIO1.LS1.8

Physiology of the Circulatory System

علم وظائف الأعضاء هو فرع من فروع علم الأحياء يصف كيفية عمل الكائنات الحية والتكيف مع البيئات المختلفة. يعد الجهاز الدوري أحد أهم أنظمة الأعضاء التي تحدد فسيولوجيا الكائن الحي ، والذي ينقل الدم والمغذيات والأكسجين والهرمونات في جميع أنحاء الجسم. في البشر ، يمكن الحصول على مقياس لوظيفة الدورة الدموية عن طريق قياس ضغط الدم. يصف مصطلح ضغط الدم الضغط الجانبي الناتج عن الدم على جدران الأوعية الدموية. 
أحد أهم تطبيقات قياس ضغط الدم هو التحقق من ارتفاع ضغط الدم ، وهي حالة تسمى ارتفاع ضغط الدم. يعاني واحد من كل ثلاثة بالغين في الولايات المتحدة من ارتفاع ضغط الدم ، وهو أحد الأسباب الرئيسية لأمراض القلب والأوعية الدموية. تشمل المعدات اللازمة للقياس التقليدي غير المباشر لضغط الدم سماعة الطبيب ومقياس ضغط الدم. يتكون مقياس ضغط الدم من صفعة ضغط الدم تحتوي على مثانة قابلة للتمدد ، وبصلة مطاطية مع صمام قابل للتعديل يساعد ، عند إغلاقه ، في نفخ الكفة ، وعند فتحه يطلق الضغط المتراكم. كما أنه يتكون من أنبوب يربط الكفة بالمصباح ومقياس الضغط الذي يعرض ضغط الكفة بالمليمترات من الزئبق. من أجل تسجيل قراءة ضغط الدم ، يقوم الفاحص بلف الكفة حول الشريان العضدي ، ويضع سماعة طبية فوق هذا الشريان ، وينفخ الكفة فوق الضغط الانقباضي المتوقع ، ثم يفرغها أثناء التسمع ومراقبة مقياس الضغط في وقت واحد. في البداية ، عندما يتم نفخ الكفة بالكامل ، يتم ضغط الشريان ، ويتوقف تدفق الدم. وبالتالي ، لا يوجد صوت عند التسمع. عند الانكماش ، يشير الظهور الأول لأصوات كوروتكوف إلى الضغط الانقباضي ، والذي يمكن مسموعه بسبب التدفق المضطرب في الشريان المضغوط جزئيا. يتسبب الانكماش الإضافي في انخفاض مستمر في ضغط الكفة ، وتظل أصوات Korotkoff مسموعة طوال الوقت ، حتى النقطة التي يكون فيها ضغط الكفة أقل من الحد الأدنى للضغط الشرياني. تشير هذه القراءة إلى الضغط الانبساطي. يتم تسجيل جزء الانقباضي على الانبساطي كقراءة نهائية لضغط الدم. 
مؤشر مهم آخر لفسيولوجيا الإنسان هو معدل التنفس ، وعدد الأنفاس في الدقيقة. ينتقل الهواء الذي نتنفسه عبر القصبة الهوائية إلى رئتينا عبر الشعب الهوائية. داخل الرئتين يمر عبر القصيبات ليدخل في النهاية الأكياس الهوائية المتخصصة التي تسمى الحويصلات الهوائية. الحويصلات الهوائية محاطة بشعيرات دموية تسمح بانتشار الأكسجين المستنشق في مجرى الدم ، وتسهل إفراز ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي الحفاظ على توازن نظامنا. بالنسبة للثدييات مثل البشر ، فإن الحفاظ على التوازن يشمل الحفاظ على درجة حرارة ثابتة نسبيا للجسم بشكل مستقل عن درجة حرارة البيئة المحيطة. هذه الخاصية تجعلنا ماصات للحرارة. لذلك ، يظل معدل الأيض ومعدل التنفس ثابتين نسبيا. على العكس من ذلك ، فإن جميع الأسماك تقريبا ، بما في ذلك الأسماك الذهبية ، لها درجة حرارة داخلية للجسم تتطابق تقريبا مع درجة حرارة البيئة المحيطة بها. تسمى هذه الكائنات الحية الحرارة الخارجية. نظرا لأنها لا تحافظ بنشاط على درجة حرارة داخلية ثابتة ، فإن معدل التمثيل الغذائي والتنفس يتغير للتعويض عن التباين في درجة الحرارة البيئية المحيطة. يمكن قياس معدل التنفس في الأسماك عن طريق حساب دقات الخياشيم ، أو صعود وهبوط الطبقة الخيشومية ، أو الغطاء الخياشيم ، في الدقيقة. هناك عامل آخر يؤثر على معدل تنفس الكائنات المائية. لاحظ أن السمكة تتنفس الأكسجين المذاب الموجود في بيئتها. وتعتمد كمية الأكسجين المذاب المتاح في الماء على درجة حرارة الماء. ينخفض مع زيادة درجة الحرارة مما يؤثر بدوره أيضا على معدل التنفس. 
في هذا المختبر ، ستقوم بفحص الدورة الدموية البشرية عن طريق قياس ضغط الدم في ظل ظروف مختلفة ، ثم دراسة تأثيرات درجة الحرارة على التنفس باستخدام الأسماك.

فسيولوجيا الدورة الدموية

<h4>التوازن</h4>
يمكن أن تتغير الظروف في البيئة الخارجية للكائن الحي بسرعة وبشكل جذري. للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن تحافظ الكائنات الحية على بيئة داخلية ثابتة إلى حد ما ، والتي تتضمن تنظيما مستمرا لدرجة الحرارة ودرجة الحموضة وعوامل أخرى. تعرف هذه الحالة المتوازنة باسم التوازن ، والتي تصف العمليات التي تحافظ بها الكائنات الحية على ظروفها الداخلية المثلى. للحفاظ على التوازن ، طورت الكائنات الحية هياكل ذات وظائف متميزة. علم وظائف الأعضاء هو دراسة الوظائف والآليات الطبيعية للأنظمة المختلفة في الجسم. على سبيل المثال ، إذا أصبحت البيئة الخارجية أكثر دفئا من درجة الحرارة الداخلية المثالية ، فسيقوم الكائن الحي بتنشيط العمليات الفسيولوجية التي ستمنع الجسم من التسخين إلى درجة الحرارة الخارجية. يصل البشر والعديد من الأخرى إلى التوازن من خلال عمليات فسيولوجية متميزة في الخلايا المتخصصة. 
<h4>أجهزة الأعضاء في البشر </h4>
يشكل نوع واحد أو أكثر من الخلايا ذات الوظائف الداعمة الأنسجة ، والتي بدورها تشكل أعضاء ذات وظائف جسدية متخصصة. تتكون أنظمة الأعضاء من عضوين أو أكثر يعملان معا لتوفير وظيفة مشتركة. يتكون النظام الفسيولوجي للفقاريات من 11 نظاما رئيسيا للعضو. في حين أن جميع أنظمة الأعضاء مترابطة ، إلا أنها تعمل بشكل مستقل إلى حد ما عن بعضها البعض. 
الجسم مغطى بالجهاز الغشائي الذي يتكون من الجلد والشعر والأظافر والمستقبلات الحسية والغدد المختلفة. إلى جانب حماية الهياكل الداخلية ، تستشعر الأعضاء الغشائية العديد من ميزات البيئة الخارجية وتساعد على تنظيم درجة حرارة الجسم. داخليا ، يتم حماية الأعضاء ودعمها بواسطة نظام الهيكل العظمي ، والذي يتكون من العظام والغضاريف والأوتار والأربطة. يوفر نظام الهيكل العظمي أيضا ارتباطا للعضلات التي يتكون منها الجهاز العضلي. يمكن للعضلات تحريك الجسم عن طريق تحريك الهيكل العظمي أو الانقباض لتحريك المواد عبر الأعضاء المجوفة. يتكون الجهاز العصبي من الدماغ والحبل الشوكي والأعصاب الطرفية. يفسر المحفزات الحسية ويوجه سلوك الكائن الحي للتحكم في العمليات الفسيولوجية جنبا إلى جنب مع الأنظمة الأخرى. يتكون نظام الغدد الصماء من الغدد والأعضاء التي تفرز الهرمونات بما في ذلك الغدة النخامية والغدة الدرقية والبنكرياس والمبايض والخصيتين. ينظم النمو والتمثيل الغذائي والتكاثر مع الأنظمة الأخرى. يتحكم الجهاز التنفسي في تبادل الغازات لتزويد الجسم بالأكسجين حيث يزيل ثاني أكسيد الكربون في الرئتين بعد مرور الهواء عبر تجويف الأنف والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية. يقوم الجهاز الهضمي بمعالجة وتكسير الطعام الذي يتم تناوله من خلال تجويف الفم والمريء ، ثم ينتقل عبر المعدة والأمعاء الدقيقة والغليظة قبل إفرازه عبر المستقيم والشرج. يتم امتصاص العناصر الغذائية في الأمعاء الدقيقة والغليظة ثم معالجتها بواسطة الكبد. يركز الجهاز البولي ويزيل الفضلات النيتروجينية عبر الكلى والمثانة والإحليل. كما أنه يخلص الجسم من الماء الزائد. يتكون الجهاز القلبي الوعائي أو الدورة الدموية من القلب والأوعية الدموية والدم ، ويوصل الأكسجين والمواد المغذية إلى الأنسجة ، مع إزالة ثاني أكسيد الكربون والفضلات في جميع أنحاء الجسم. يحافظ الجهاز اللمفاوي على الاستجابة المناعية للجسم عن طريق خلايا الدم البيضاء أو الخلايا الليمفاوية (الموجودة في نخاع العظام الأحمر) والغدة الصعترية والأوعية اللمفاوية والقناة الصدرية والطحال والغدد الليمفاوية. أخيرا ، يقوم الجهاز التناسلي بتجهيز الخلايا التناسلية للكائنات الحية. في الذكور ، تشكل الخصيتان والقضيب الجهاز التناسلي بينما في الإناث يشكل الرحم والمبيض والمهبل الجهاز التناسلي. 
<h4>فسيولوجيا الدورة الدموية</h4>
غالبا ما تكون فسيولوجيا الكائنات وحيدة الخلية القاعدية متعددة الخلايا ، مثل الإسفنج ، بسيطة. على سبيل المثال ، يسمح الحجم الصغير ونسبة السطح إلى الحجم الكبيرة للكائنات الحية الدقيقة بتحقيق التنظيم عن طريق الانتشار عبر غشاء الخلية. وبالمثل ، تدور مياه البحر عبر مسام الإسفنج ، حاملة العناصر الغذائية والفضلات من وإلى خلاياها. طورت الأكثر تعقيدا أنظمة الدورة الدموية لتحريك الدم في جميع أنحاء الجسم لنقل العناصر الغذائية والفضلات والهرمونات والجزيئات الأخرى ، بينما تسمح أجهزة الجهاز التنفسي بتبادل الغازات بين الدورة الدموية والبيئة الخارجية. 
يمكن أن يكون نظام الدورة الدموية في مفتوحا أو مغلقا. عادة ما تكون أنظمة الدورة الدموية المفتوحة موجودة في العديد من اللافقاريات وتتكون من قلب بسيط واحد أو أكثر ، وشبكة أوعية ومساحات مترابطة تستحم الأعضاء الداخلية مباشرة في سائل يسمح بتبادل المواد. الفقاريات لديها أنظمة الدورة الدموية المغلقة ، حيث يتم حصر الدم داخل نظام الأوعية الدموية المغلق الذي يتفرع على نطاق واسع في الأنسجة لضمان تبادل المواد. يرتبط نظام الأوعية الدموية المغلقة هذا بقلب به أوردة تنقل الدم من الأنسجة باتجاه القلب والشرايين التي تنقل الدم من القلب إلى بقية الجسم. ترتبط القلوب المكونة من أربع غرف ، كما هو الحال في البشر ، بحلقتين من الأوعية. في البشر ، يدخل الدم المستنفد للأكسجين من الأعضاء إلى القلب من خلال الأذين الأيمن ، الذي ينقبض لدفع الدم إلى البطين الأيمن ، والذي بدوره يرسل الدم إلى الرئتين. بعد تبادل الغازات في الرئتين ، يعود الدم الغني بالأكسجين إلى الأذين الأيسر ويتم دفعه لاحقا إلى البطين الأيسر. هذه الغرفة الأخيرة أكثر عضلية من غيرها ومع تقلص قوي ، فهي قادرة على ضخ الدم إلى بقية الجسم. 
تسمح أنظمة الدورة الدموية المغلقة بالدورة الدموية السريعة ، والتي بدورها تتيح النقل السريع والفعال للمواد في جميع أنحاء الجسم بالإضافة إلى ارتفاع ضغط الدم مقارنة بالأنظمة المفتوحة. يتولد ضغط الدم عن طريق تقلص بطينات القلب حيث يتم دفع الدم إلى الشرايين. عندما يرتاح بطينات القلب ، ينخفض ضغط الدم. 
<h4>ضغط الدم</h4>
في البشر ، يمكن تقييم أداء الدورة الدموية عن طريق قياس ضغط الدم ومعدل ضربات القلب المقابل لدى الفرد. يقاس ضغط الدم بالمليمترات من الزئبق (مم زئبق) ، وهو الارتفاع بالمليمترات التي يرتفع إليها الزئبق في العمود بسبب الضغط الذي يمارس عليه. يقاس معدل ضربات القلب على أنه نبضات في الدقيقة. بسبب حركات انقباض القلب والاسترخاء ، تتكون قراءات ضغط الدم من رقمين - الانقباضي والانبساطي. يقاس الضغط الانقباضي أثناء تقلصات البطينين والضغط الانبساطي هو الحد الأدنى للضغط في الشرايين أثناء الراحة بين الانقباضات. بشكل عام ، تعتبر الضغوط الانقباضية من 90-120 مم زئبق والضغوط الانبساطي من 60-80 مم زئبق صحية. عندما يتعلق الأمر بمعدل ضربات القلب ، فإن 60-100 نبضة في الدقيقة تعتبر صحية للبالغين. عادة ما يكون لدى الرياضيين معدل ضربات قلب أقل لأن تمارين القلب والأوعية الدموية ترفع معدل ضربات القلب وتهيئ القلب للضخ بشكل أكثر كفاءة ، مما يقلل في النهاية من معدل ضربات القلب أثناء الراحة 1. 
يمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات ضغط الدم لفترات طويلة أو ارتفاع ضغط الدم إلى تلف الأوعية الدموية وقد تم ربطه بالنوبات القلبية والسكتة الدماغية 2. اكتشف الباحثون أن تأثيرات القلب والأوعية الدموية للضغط الانقباضي والانبساطي مختلفة ، بحيث ترتبط معدلات أحداث القلب والأوعية الدموية ارتباطا وثيقا بالضغط الانقباضي. لذلك ، فإن عدد المرضى الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم الانقباضي الذين يعانون من أحداث القلب والأوعية الدموية أعلى من عدد المرضى الذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم الانبساطي 3. يمكن أن تسبب العوامل الوراثية ، وكذلك نمط الحياة والعوامل البيئية ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والأوعية الدموية. على سبيل المثال ، يؤدي استهلاك كميات كبيرة من الملح إلى احتباس الماء الزائد في الجسم ، ورفع ضغط الدم وإجهاد الأوعية الدموية. أي إهانات للأوعية الدموية تجعلها عرضة للإصابات ، مما يوفر أسطحا لتراكم البلاك ، مما يؤدي في النهاية إلى تصلب الأوعية الدموية وتقليل كفاءة تدفق الدم. 
قياسات ضغط الدم
تستخدم مقاييس ضغط الدم لقياس ضغط الدم. وهي تتكون من صفعة قابلة للنفخ متصلة بمضخة (يدوية أو أوتوماتيكية) ومقياس ضغط. الطريقة الأكثر فعالية لاستخدام مقياس ضغط الدم هي الشريان العضدي في الجزء العلوي من الذراع ، وهو مستوى مع القلب. تستخدم مقاييس ضغط الدم جنبا إلى جنب مع سماعة الطبيب ، وهي جهاز طبي صوتي يستخدم للاستماع إلى الأصوات الداخلية عبر قرص معدني أو رنان. يتم وضع سماعة الطبيب أسفل مقياس ضغط الدم مباشرة ، فوق الجزء الداخلي من مرفق الفرد لقياس أصوات ضغط الدم الانقباضي والانبساطي. يتم نفخ الكفة إلى 200 مم زئبق مما يوقف تدفق الدم عن طريق الضغط على الأوعية الدموية وهي كمية آمنة من الضغط يتم تطبيقها على الذراع. عندما تنكمش الكفة ، تبدأ الأوعية الدموية في الانفتاح ، ويسمح للدم بالتدفق مرة أخرى. يشار إلى ضغط الدم الانقباضي من خلال الضوضاء الأولى المسموعة ويتم تحديد الضغط الانبساطي من خلال آخر ضوضاء مسموعة. تسمى هذه الضوضاء أصوات كوروتكوف ، وهي صوت الدم الذي يدفعه القلب بالقوة عبر الأوعية الدموية 4 . 
<h4>الجهاز التنفسي</h4>
يعمل الجهاز الدوري بشكل وثيق مع الجهاز التنفسي لتوفير الأكسجين للأنسجة أثناء إزالة ثاني أكسيد الكربون. طورت الكائنات الحية المختلفة هياكل تنفسية مميزة لتبادل الغازات. على سبيل المثال ، تتبادل العديد من المائية الغازات من خلال الخياشيم. يمكن ملاحظة حركات الخياشيم بسهولة ويمكن استخدامها لحساب معدل تنفس الكائنات المائية عن طريق حساب عدد المرات التي يحرك فيها الكائن الحي غطاءه الخياشيم أو الخيشوم. قد يتغير معدل التنفس مع درجة الحرارة لأن جزيئات الأكسجين تنتقل بمعدلات مختلفة اعتمادا على مدى دفء البيئة أو برودةها. في البيئة المائية ، تقل كمية الأكسجين المذاب المتاح في الماء مع زيادة درجة الحرارة. يؤثر انخفاض الأكسجين على معدل تنفس الكائنات المائية ، نظرا لقدرتها على نشر الأكسجين في جميع أنحاء أجسامها. من ناحية أخرى ، تمتلك الأرضية هياكل تنفسية داخلية ، مثل الرئتين. في البشر ، ينطوي التنفس على الاستنشاق عن طريق تقلص الحجاب الحاجز لسحب الهواء. عندما يرتاح الحجاب الحاجز ، يتم إطلاق الهواء بشكل سلبي من الرئتين. 
التدخين هو السبب الرئيسي لسرطان الرئة ، وهو مسؤول عن 80-90٪ من وفيات سرطان الرئة. في كل عام ، يموت أكثر من 120.000 أمريكي بسبب سرطان الرئة المرتبط بالتدخين ويمثلون جزءا كبيرا من الوفيات التي يمكن الوقاية منها5. يساهم نمط الحياة مجتمعة في صحة كل من الدورة الدموية والجهاز التنفسي ويمكن منع عدد كبير من الوفيات عن طريق تغيير نمط الحياة. 
<h4>المراجع</h4>
<ol class="references">
	<li>ويلسون ، إم جي ، إليسون ، جنرال موتورز وكابل ، NT. العلوم الأساسية وراء فوائد القلب والأوعية الدموية لممارسة الرياضة. بي ار ي سبورتس ميد . 2016 ، 50 (93-99). </li>
	<li>Psaty، BM، et al. العلاقة بين مستوى ضغط الدم وخطر احتشاء عضلة القلب والسكتة الدماغية والوفيات الإجمالية: دراسة صحة القلب والأوعية الدموية. Arch Intern Med. 2001 ، المجلد 161 ، 9 (1183-92). </li>
	<li>كانيل ، WB. ارتفاع ضغط الدم الانقباضي كعامل خطر للأمراض القلبية الوعائية. آم. 2000 ، المجلد 85 ، 2 (251-5). </li>
	<li>Perloff, D, et al. تحديد ضغط الدم البشري عن طريق قياس ضغط الدم. تداول. 1993 ، المجلد 88 ، 5 (2460-70). </li>
	<li> وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية. . العواقب الصحية للتدخين: تقرير الجراح العام. 2004. </li>
</ol>

التوازن
يمكن أن تتغير الظروف في البيئة الخارجية للكائن الحي بسرعة وبشكل جذري. للبقاء على قيد الحياة ، يجب أن تحافظ الكائنات الحية على ...

Education

JoVE Lab Manual

علم الأحياء

Fundamentals

أساسيات

circulatory system: blood flow and pressure

The circulatory system moves blood, oxygen, nutrients, and wastes through the body to support homeostasis. Homeostasis is the stable internal balance that organisms must maintain even when the outside environment changes. Physiology is the study of how body systems work, and the circulatory system is one of the key systems that helps keep internal conditions steady.

Body systems are built from cells, tissues, organs, and organ systems. Humans have 11 major organ systems, and they work together even though each system has its own main job. The integumentary system protects the body and helps control temperature. The skeletal system supports organs and gives muscles a place to attach. The muscular system moves the body and can also move substances through hollow organs. The nervous system controls responses to stimuli. The endocrine system uses hormones to regulate growth, metabolism, and reproduction. The respiratory system exchanges gases in the lungs. The digestive system breaks down food and absorbs nutrients. The urinary system removes nitrogenous wastes and extra water. The lymphatic system helps immune defense. The reproductive system produces reproductive cells.

In simple organisms, transport can happen by diffusion because of their small size and large surface area to volume ratio. Sponges also rely on water flow through their pores to carry nutrients and wastes. More complex animals need circulatory systems to move materials farther and faster. These systems transport nutrients, waste products, hormones, and other molecules, while the respiratory system supports gas exchange with the outside environment.

Animal circulatory systems can be open or closed. Open circulatory systems are common in many invertebrates. They use one or more simple hearts, a vessel network, and open spaces that bathe organs in fluid for exchange. Vertebrates have closed circulatory systems, where blood stays inside vessels that branch through tissues. In this system, veins carry blood toward the heart, and arteries carry blood away from the heart.

Humans have a four-chambered heart with two circulation loops. Oxygen-poor blood from the body enters the right atrium, moves to the right ventricle, and is sent to the lungs. After gas exchange, oxygen-rich blood returns to the left atrium and then moves to the left ventricle. The left ventricle has a thicker muscle wall because it must pump blood to the rest of the body. Closed circulatory systems move blood quickly and efficiently and produce higher blood pressure than open systems.

Blood pressure and heart rate are used to measure how well the circulatory system is working. Blood pressure is measured in millimeters of mercury, or mmHg. Heart rate is measured in beats per minute. Blood pressure has two numbers. Systolic pressure is the pressure during ventricular contraction. Diastolic pressure is the lowest arterial pressure between contractions. Healthy adult values are usually about 90-120 mmHg for systolic pressure and 60-80 mmHg for diastolic pressure. A healthy adult heart rate is usually 60-100 beats per minute, and athletes often have lower resting heart rates because exercise makes the heart pump more efficiently.

High blood pressure, or hypertension, can damage blood vessels and is linked to heart attack and stroke. The transcript notes that systolic pressure is strongly associated with cardiovascular events, and systolic hypertension is more closely linked to those events than diastolic hypertension. Hypertension can result from genetic, lifestyle, and environmental factors. For example, eating a lot of salt can cause the body to retain extra water. That raises blood pressure and strains blood vessels. Injured vessel walls can also encourage plaque buildup, which can stiffen vessels and reduce blood flow.

Blood pressure is often measured with a sphygmomanometer and a stethoscope. A sphygmomanometer uses an inflatable cuff, a pump, and a pressure gauge. It is usually placed on the brachial artery in the upper arm, level with the heart. The cuff is inflated to 200 mmHg, which briefly stops blood flow and is safe for the arm. As the cuff deflates, blood starts flowing again. The first sound heard is the systolic pressure, and the last sound heard is the diastolic pressure. These sounds are called Korotkoff sounds, and they come from blood being forced through the vessels.

The circulatory system also works closely with the respiratory system to supply oxygen and remove carbon dioxide. Many aquatic animals use gills for gas exchange, and their respiration rate can be estimated by counting operculum movements. Respiration rate can change with temperature because oxygen moves differently in warm or cool environments. In water, dissolved oxygen decreases as temperature rises, which affects aquatic organisms that rely on diffusion. Terrestrial animals use internal structures such as lungs. In humans, inhalation happens when the diaphragm contracts and pulls air in, and exhalation happens when the diaphragm relaxes. Smoking is the leading cause of lung cancer and accounts for 80-90% of lung cancer deaths. The transcript also notes that more than 120,000 Americans die each year from smoking-associated lung cancer, showing how lifestyle choices can affect both circulatory and respiratory health.

Circulatory System: Blood Flow and Pressure

circulatory-system-blood-flow-and-pressure

scientific method

Scientific Method Steps and Controls

The scientific method gives scientists a way to solve problems and explain natural events. Its development grew alongside new ideas in science during the European Renaissance. Thinkers such as Francis Bacon, Galileo, and Isaac Newton helped formalize the process. Although the method has changed over time, much of its basic framework is still used today. The process begins with observation and a clear question. A scientist first notices a natural phenomenon and then asks why it happens. This...

diffusion and osmosis

Cell Membrane Transport and Water Balance

Cell membrane transport and water balance help cells move materials in and out of the cytoplasm. Cell membranes are semipermeable, which means some molecules can pass through while others cannot. The phospholipid bilayer and its embedded proteins control this movement. Some of these proteins act as transport channels for ions and carbohydrates that could not cross on their own. Cells stay small in part because of the surface-area to volume ratio. As a cell grows, its surface area does not keep...

cell structure

Cell Types and Organelles

Cells are the basic units of life, and their structures help explain how living things work. Cell theory says that every living organism is made of one or more cells, cells are the functional units of organisms, and new cells come from preexisting cells. Cells also share key features, including a plasma membrane, cytoplasm, DNA, and ribosomes. The plasma membrane is a phospholipid bilayer that surrounds the cell. It separates the cell from its environment and controls what enters and leaves.

macromolecules

Biomolecules and Their Tests

Biomolecules are the organic molecules that living things use for structure, energy, and heredity. They all have a carbon backbone and hydrogen atoms, and carbon can form four covalent bonds. That bonding flexibility lets carbon build chains, branches, rings, and other complex shapes. Biomolecules also commonly include oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur. Small building blocks join together to make larger molecules. These units are called monomers. Two monomers can form a dimer through...

physiology of the circulatory system

The circulatory system moves blood, oxygen, nutrients, and wastes through the body to support homeostasis. Homeostasis is the stable internal balance that organisms must maintain even when the outside environment changes. Physiology is the study of how body systems work, and the circulatory system is one of the key systems that helps keep internal conditions steady. Body systems are built from cells, tissues, organs, and organ systems. Humans have 11 major organ systems, and they work together...

fundamentals

Explore how the circulatory system moves blood, how blood pressure is measured, and how it works with the respiratory system to support homeostasis.

Circulatory System: Blood Flow and Pressure | JoVE K12

Alabama Course of Study Science

9-12

Human Anatomy and Physiology

9-12.HA.1.8.b

Next Generation Science Standards

Life Science

HS-LS1-2

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Structure and Function

HS-LS1-2.

HS-LS1-3.

استعد لتدريس فسيولوجيا الدورة الدموية من خلال هذا الدليل الإرشادي للمدرسين لمدة 3 دقيقة. يغطي خطوات التحضير الأساسية لمختبر Biology على JoVE Lab Manual.

تحضير المدرّس لـ فسيولوجيا الدورة الدموية في Biology - أكثر من 4.3K مشاهدة | JoVE Lab Manual

اتبع إجراءات فسيولوجيا الدورة الدموية خطوة بخطوة في فيديو بروتوكول الطالب هذا لمدة 7 دقيقة. جزء من مجموعة Biology على JoVE Lab Manual.

بروتوكول الطالب لـ فسيولوجيا الدورة الدموية في Biology - أكثر من 7.6K مشاهدة | JoVE Lab Manual

Characteristics of Life

Biology is a natural science that studies life and living organisms, including their structure, function, development, interactions, evolution, ...

https://cloudfront.jove.com/files/media/science-education/science-education-thumbs/10647.jpg

Levels of Organization

Biological organization is the classification of biological structures, ranging from atoms at the bottom of the hierarchy to the Earth&#x27;s biosphere. ...

the-tree-of-life-bacteria-archaea-and-eukaryotes

The Tree of Life - Bacteria, Archaea, and Eukaryotes

Prokaryotic Cells

Prokaryotes are small unicellular organisms that include the domains &#8212; Archaea and Bacteria. Bacteria include many common microorganisms, such as ...

Introduction to Virus

Viruses are unique biological entities that blur the boundary between living and non-living systems. Although they lack cellular structure and metabolic ...

Size and Structure of Viral Genomes

Viral genomes exhibit remarkable diversity in size, structure, and composition, influencing their replication strategies and interactions with host cells. ...

Compare and contrast existing models, identify patterns, and use structural and functional evidence to analyze the characteristics of life. Engage in argument about the designation of viruses as non-living based on these characteristics.
EXPLANATION: Students begin to develop patterns of living and non-living organisms in kindergarten and build on detailed characteristics of different classifications of living organisms throughout elementary and middle school. Biology 1 discussions introduce viral particles and viral cycles, building on student understanding of living organisms to engage in an argument regarding the classification of a viral particle as either living or non-living.

BIO1.LS1.1

What are Cells?

Cells are the smallest and basic units of life, whether it is a single cell that forms the entire organism, e.g., in a bacterium, or trillions of them, ...

Eukaryotic Compartmentalization

One of the distinguishing features of eukaryotic cells is that they contain membrane-bound organelles, such as the nucleus and mitochondria, that carry ...

Eukaryotic Evolution

The endosymbiont theory is the most widely accepted theory of eukaryotic evolution; however, its progression is still somewhat debated. According to the ...

Animal and Plant Cell Structure

Animal and plant cells not only differ in their structure, function, and mode of nutrition but also in how they reproduce, specialize, and organize into ...

Evaluate comparative models of various cell types with a focus on organic molecules that make up cellular structures.
EXPLANATION: Students explicitly discuss the structure and function of major cellular organelles in seventh grade. Building on this understanding, Biology I students should shift their focus to the different types of cells found in organisms and how the role of each cell type relates to its composition and the prevalence of different organelles within that cell. An example might include the absence (or enucleation) of the nucleus in red blood cells in mammals providing for increased levels of oxygen transport in organisms or the lack of centrioles in most neurons. Varying cell types can include both prokaryotic and eukaryotic cell types.

BIO1.LS1.2

Nucleic Acids

Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the cell&#39;s genetic blueprint and carry instructions for its ...

The DNA Helix

Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA ...

DNA Base Pairing

Erwin Chargaff&#x2019;s rules on DNA equivalence paved the way for the discovery of base pairing in DNA. Chargaff&#x2019;s rules state that in a ...

The Central Dogma

The central dogma explains the flow of genetic information from DNA nucleotides to the amino acid sequence of proteins.
RNA is the Missing Link Between ...

DNA Packaging

Overview

Eukaryotes have large genomes compared to prokaryotes. In order to fit their genomes into a cell, eukaryotes must pack their DNA tightly inside ...

Organization of Genes

Overview

The genomes of eukaryotes can be structured in several functional categories. A strand of DNA is comprised of genes and intergenic regions. ...

Karyotyping

Describing the number and physical features of chromosomes can reveal abnormalities that underlie genetic diseases. This description is facilitated by ...

Replication in Prokaryotes

Overview

DNA replication has three main steps: initiation, elongation, and termination. Replication in prokaryotes begins when initiator proteins bind to ...

Replication in Eukaryotes

Overview

In eukaryotic cells, DNA replication is highly conserved and tightly regulated. Multiple linear chromosomes must be duplicated with high ...

Mutations

Overview

Mutations are changes in the sequence of DNA. These changes can occur spontaneously or they can be induced by exposure to environmental factors. ...

Transcription

Overview
Transcription is the process of synthesizing RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene ...

Translation

Lesson: Translation
Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following ...

RNA Structure

Overview
The basic structure of RNA consists of a five-carbon sugar and one of four nitrogenous bases. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

RNA Stability

Intact DNA strands can be found in fossils, while scientists sometimes struggle to keep RNA intact under laboratory conditions. The structural variations ...

pre-mRNA Processing

In eukaryotic cells, transcripts made by RNA polymerase are modified and processed before exiting the nucleus. Unprocessed RNA is called precursor mRNA or ...

Types of RNA

Overview
Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs ...

MicroRNAs

siRNA - Small Interfering RNAs

Small interfering RNAs, or siRNAs, are short regulatory RNA molecules that can silence genes post-transcriptionally, as well as the transcriptional ...

piRNA - Piwi-interacting RNAs

PIWI-interacting RNAs, or piRNAs, are the most abundant short non-coding RNAs. More than 20,000 genes have been found in humans that code for piRNAs while ...

CRISPR and crRNAs

Bacteria and archaea are susceptible to viral infections just like eukaryotes; therefore, they have developed a unique adaptive immune system to protect ...

lncRNA - Long Non-coding RNAs

In humans, more than 80% of the genome gets transcribed. However, only around 2% of the genome codes for proteins. The remaining part produces non-coding ...

What are Proteins?

Protein Organization

Protein Folding

Protein Families

Protein families are groups of homologous proteins; that is, they have similarities in amino acid sequences and three-dimensional structures. Protein ...

conservation-of-protein-domains-over-different-proteins

Conservation of Protein Domains Over Different Proteins

Protein domains are small structurally independent units that are part of a single amino acid chain.&#160; Although these domains are often structurally ...

Globular and Fibrous Proteins

Many proteins can be classified into two distinct subtypes - globular or fibrous. These two types differ in their shapes and solubilities.
Globular ...

Intrinsically Disordered Proteins

Intrinsically disordered proteins are a group of proteins that do not fold into specific three-dimensional structures. Their structural flexibility allows ...

Protein Complex Assembly

Proteins can form homomeric complexes with another unit of the same protein or heteromeric complexes with different types.&#160; Most protein complexes ...

Conjugated Proteins

Simple proteins and protein complexes contain only amino acids. In contrast, many other proteins, called conjugated proteins, covalently bond with ...

Allosteric Proteins-ATCase

Binding sites linkages can regulate a protein&#39;s function.&#160; For example, enzyme activity is often regulated through a feedback mechanism where the ...

Amyloid Fibrils

Amyloid fibrils are aggregates of misfolded proteins.&#160; Under most circumstances, misfolded proteins are either refolded by chaperone proteins or ...

Cooperative Allosteric Transitions

Cooperative allosteric transitions can occur in multimeric proteins, where each subunit of the protein has its own ligand-binding site. When a ligand ...

Antibody Structure

Phosphorylation

Ligand Binding Sites

Proteins are dynamic macromolecules that carry out a wide variety of essential processes; however, the activities of most proteins depend on their ...

Protein Kinases and Phosphatases

Proteins undergo chemical modifications that trigger changes in the charge, structure, and conformation of the proteins. Phosphorylation, acetylation, ...

Protein-protein Interfaces

Many proteins form complexes to carry out their functions, making protein-protein interactions (PPIs) essential for an organism&#39;s survival. Most PPIs ...

GTPases and their Regulation

Guanine nucleotide-binding proteins (G-proteins), also known as GTPases, are a superfamily of proteins that regulate many cellular processes, such as cell ...

Conserved Binding Sites

Many proteins&#8217; biological role depends on their interactions with their ligands, small molecules that bind to specific locations on the protein ...

Covalently Linked Protein Regulators

Proteins can undergo many types of post-translational modifications, often in response to changes in their environment. These modifications play an ...

the-equilibrium-binding-constant-and-binding-strength

The Equilibrium Binding Constant and Binding Strength

The equilibrium binding constant (Kb) quantifies the strength of a protein-ligand interaction. Kb can be calculated as follows when the reaction is at ...

protein-complexes-with-interchangeable-parts

Protein Complexes with Interchangeable Parts

Groups of proteins may form a complex where each protein in this complex has a different role in the overall execution of the complex&#8217;s function. ...

Cofactors and Coenzymes

Mechanical Protein Functions

Proteins perform many mechanical functions in a cell. These proteins can be classified into two general categories- proteins that generate mechanical ...

Allosteric Regulation

Structural Protein Function

Structural proteins are a category of proteins responsible for functions ranging from cell shape and movement to providing support to major structures ...

Ligand Binding and Linkage

Allosteric proteins have more than one ligand binding site; the binding of a ligand to any of these sites influences the binding of ligands to the other ...

Protein Networks

An organism can have thousands of different proteins, and these proteins must cooperate to ensure the health of an organism. Proteins bind to other ...

Integrate evidence to develop a structural model of a DNA molecule. Using the model, develop and communicate an explanation for how DNA serves as a template for self-replication and encodes biological information.
EXPLANATION: Discussions of DNA in earlier grades have been limited to discussions of genes and the role of genes in the appearance and activities of an organism. Biology 1 represents a student's introduction to a molecular model of a DNA as well as the organization of DNA into genes and genes subsequently into chromosomes. Students should address interactions between genes in proteins which regulate both the shape and reproduction of DNA molecules. It is important to note that not all segments of DNA are transcribed for proteins. Portions of DNA are involved in regulating the expression of genes or affect the structure of the chromosomes (replication origin, centromeres, and telomeres).

BIO1.LS1.3

What is the Cell Cycle?

The cell cycle refers to the sequence of events occurring throughout a typical cell&#8217;s life. In eukaryotic cells, the somatic cell cycle has two ...

Interphase

The cell cycle occurs over approximately 24 hours (in a typical human cell) and in two distinct stages: interphase, which includes three phases of the ...

The Cell Cycle Control System

Positive Regulator Molecules

Inhibition of CDK Activity

S-Cdk Initiates DNA Replication

M-Cdk Drives Transition Into Mitosis

Mitogens and the Cell Cycle

Replicative Cell Senescence

Abnormal Proliferation

cells-coordinate-growth-and-proliferation

Cells Coordinate Growth and Proliferation

Mitosis and Cytokinesis

In eukaryotes, the cell division cycle is divided into distinct, coordinated cellular processes that include cell growth, DNA replication/chromosome ...

Chromosome Duplication

Cohesins

Condensins

The Mitotic Spindle

Centrosome Duplication

Spindle Assembly

Attachment of Sister Chromatids

Forces Acting on Chromosomes

Separation of Sister Chromatids

The Spindle Assembly Checkpoint

Anaphase A and B

Create a model for the major events of the eukaryotic cell cycle, including mitosis. Compare and contrast the rates of cell division in various eukaryotic cell types in multicellular organisms.
EXPLANATION: Students first discuss mitosis in seventh grade, specifically focusing on the role of mitosis in creating genetically identical daughter cells. Biology 1 discussions should connect a student's understanding of gene expression and protein function with the process of mitosis to explore the differentiation of cell types from otherwise identical daughter cells. Discussions should also include varying rates of mitotic division and the relationship between these rates of division and the function of specific cell types within eukaryotic organisms. Examples may include the extremely limited use of mitosis by neurons due to their interconnectedness within neural networks or the rapid rates of mitosis with growing root tips.

BIO1.LS1.6

Circulatory System: Blood Flow and Pressure

Description

Transcript

More videos by Standards