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

פיזיולוגיה היא ענף בביולוגיה המתאר כיצד אורגניזמים מתפקדים ומסתגלים לסביבות שונות. אחת ממערכות האיברים החשובות ביותר המגדירות את הפיזיולוגיה של אורגניזם היא מערכת הדם, אשר מעבירה דם, חומרים מזינים, חמצן והורמונים בכל הגוף. בבני אדם, ניתן לקבל מדד לתפקוד מערכת הדם על ידי לקיחת לחץ הדם. המונח לחץ דם מתאר את הלחץ הרוחבי המיוצר על ידי הדם על דפנות כלי הדם. 
אחד היישומים החשובים ביותר של מדידת לחץ דם הוא בדיקת לחץ דם מוגבר, מצב המכונה יתר לחץ דם. אחד מכל שלושה מבוגרים בארצות הברית סובל מיתר לחץ דם, והוא אחד הגורמים המובילים למחלות לב וכלי דם. הציוד הדרוש למדידה עקיפה מסורתית של לחץ דם כולל סטטוסקופ ומד לחץ דם. מד לחץ הדם מורכב משרוול לחץ דם המכיל שלפוחית שתן מתרחבת, ונורת גומי עם שסתום מתכוונן אשר, כאשר הוא סגור, מסייע בניפוח השרוול, וכאשר פתוח משחרר את הלחץ המצטבר. הוא מורכב גם מצינור המחבר את השרוול לנורה ולמנומטר המציג את לחץ השרוול במילימטרים של כספית. על מנת לרשום את קריאת לחץ הדם כורך הבודק את השרוול סביב העורק הברכיאלי, מניח סטטוסקופ מעל עורק זה, מנפח את השרוול מעל הלחץ הסיסטולי הצפוי, ולאחר מכן מנפח אותו תוך כדי פיסול והתבוננות במנומטר בו זמנית. בתחילה, כאשר השרוול מנופח במלואו, העורק נלחץ, וזרימת הדם נעצרת. לפיכך, אין צליל על ההשמעה. עם דפלציה, ההופעה הראשונה של צלילי קורוטקוף מסמלת את הלחץ הסיסטולי, אשר נשמע בשל הזרימה הסוערת בעורק הסחוט חלקית. דפלציה נוספת גורמת לירידה מתמשכת בלחץ השרוול, וצלילי קורוטקוף נשארים נשמעים לכל אורכו, עד לנקודה שבה לחץ השרוול נמוך מהלחץ העורקי המינימלי. קריאה זו מציינת את הלחץ הדיאסטולי. החלק של סיסטולי על פני דיאסטולי נרשם כקריאת לחץ הדם הסופית. 
אינדיקטור חשוב נוסף לפיזיולוגיה האנושית הוא קצב הנשימה, מספר הנשימות לדקה. האוויר שאנו נושמים עובר דרך קנה הנשימה שלנו, לתוך הריאות שלנו דרך הסמפונות. בתוך הריאות הוא עובר דרך bronchioles כדי בסופו של דבר להיכנס שקי האוויר מיוחדים הנקראים alveoli. הנאדיות מוקפות בנימי דם המאפשרים דיפוזיה של חמצן בשאיפה למחזור הדם שלנו, ומקלים על הפרשת פחמן דו חמצני, ובכך שומרים על ההומאוסטזיס של המערכת שלנו. עבור יונקים כמו בני אדם, שמירה על הומאוסטזיס כוללת שמירה על טמפרטורת גוף קבועה יחסית ללא תלות בטמפרטורת הסביבה. תכונה זו עושה לנו endotherms. לכן, קצב חילוף החומרים וקצב הנשימה שלנו נשארים קבועים יחסית. להיפך, כמעט לכל הדגים, כולל דגי הזהב, יש טמפרטורת גוף פנימית שכמעט תואמת את טמפרטורת הסביבה הסובבת אותם. אורגניזמים כאלה נקראים ectotherms. מכיוון שהם אינם שומרים באופן פעיל על טמפרטורה פנימית קבועה, קצב חילוף החומרים והנשימה שלהם משתנה כדי לפצות על השונות בטמפרטורת הסביבה שמסביב. ניתן למדוד את קצב הנשימה בדגים על ידי ספירת פעימות הזימים, העלייה והירידה של האופרקולום, או כיסוי הזימים, לדקה. ישנו גורם נוסף המשפיע על קצב הנשימה של אורגניזמים ימיים. שימו לב, שדג נושם את החמצן המומס שנמצא בסביבתו. וכמות החמצן המומס הזמין במים תלויה בטמפרטורת המים. זה יורד עם טמפרטורה מוגברת אשר גם, בתורו, משפיע על קצב הנשימה. 
במעבדה זו תבחנו את מערכת הדם האנושית על ידי מדידת לחץ דם בתנאים שונים, ולאחר מכן תחקרו את השפעות הטמפרטורה על הנשימה באמצעות דגים.

פיזיולוגיה של מערכת הדם

<h4>הומאוסטזיס</h4>
התנאים בסביבה החיצונית של אורגניזם יכולים להשתנות במהירות ובאופן דרסטי. כדי לשרוד, אורגניזמים חייבים לשמור על סביבה פנימית קבועה למדי, הכוללת ויסות מתמשך של טמפרטורה, pH וגורמים אחרים. מצב מאוזן זה ידוע בשם הומאוסטזיס, המתאר את התהליכים שבהם אורגניזמים שומרים על התנאים הפנימיים האופטימליים שלהם. כדי לשמור על הומאוסטזיס, אורגניזמים פיתחו מבנים עם פונקציות נפרדות. פיזיולוגיה היא חקר התפקודים והמנגנונים הנורמליים של המערכות השונות בגוף. לדוגמה, אם הסביבה החיצונית מתחממת מהטמפרטורה הפנימית האידיאלית, האורגניזם יפעיל תהליכים פיזיולוגיים שימנעו מהגוף להתחמם לטמפרטורה החיצונית. בני אדם ובעלי חיים רבים אחרים משיגים הומאוסטזיס באמצעות תהליכים פיזיולוגיים שונים בתאים מיוחדים.
<h4>מערכות איברים בבני אדם</h4>
סוג תא אחד או יותר עם פונקציות תומכות יוצרים רקמות, אשר בתורן מרכיבות איברים עם תפקודי גוף מיוחדים. מערכות איברים מורכבות משני איברים או יותר הפועלים יחד כדי לספק פונקציה משותפת. המערכת הפיזיולוגית של בעלי החוליות כוללת 11 מערכות איברים עיקריות. בעוד שכל מערכות האיברים מחוברות זו לזו, הן מתפקדות באופן עצמאי למדי זו מזו.
הגוף מכוסה על ידי מערכת הכסות, המורכבת מעור, שיער, ציפורניים, קולטני חישה ובלוטות שונות. מלבד הגנה על המבנים הפנימיים, איברי כסות חשים תכונות רבות של הסביבה החיצונית ומסייעים לווסת את טמפרטורת הגוף. מבחינה פנימית, האיברים מוגנים ונתמכים על ידי מערכת השלד, הכוללת עצמות, סחוס, גידים ורצועות. מערכת השלד מספקת גם חיבור לשרירים המרכיבים את מערכת השרירים. שרירים יכולים להזיז את הגוף על ידי הזזת השלד או להתכווץ כדי להעביר חומרים דרך איברים חלולים. מערכת העצבים מורכבת מהמוח, חוט השדרה והעצבים ההיקפיים. הוא מפרש גירויים חושיים ומכוון את התנהגות האורגניזם לשלוט בתהליכים פיזיולוגיים יחד עם מערכות אחרות. המערכת האנדוקרינית מורכבת מבלוטות ואיברים מפרישי הורמונים כולל יותרת המוח, בלוטת התריס, הלבלב, השחלות והאשכים. הוא מווסת צמיחה, מטבוליזם ורבייה יחד עם מערכות אחרות. מערכת הנשימה שולטת בחילוף הגזים כדי לספק לגוף חמצן כפי שהוא מסיר פחמן דו חמצני בריאות לאחר מעבר האוויר דרך חלל האף, הלוע, הגרון, קנה הנשימה והסימפונות. מערכת העיכול מעבדת ומפרקת מזון שנקלט דרך חלל הפה והוושט, ולאחר מכן עובר דרך הקיבה, המעי הדק והגס לפני הפרשתו דרך פי הטבעת ופי הטבעת. חומרים מזינים נספגים במעי הדק והגס ולאחר מכן מעובדים על ידי הכבד. מערכת השתן מרכזת ומסלקת פסולת חנקנית דרך הכליות, שלפוחית השתן והשופכה. זה גם פוטר את הגוף של עודף מים. מערכת הלב וכלי הדם מורכבת מהלב, כלי הדם והדם, ומספקת חמצן וחומרים מזינים לרקמות, תוך סילוק פחמן דו חמצני ומוצרי פסולת בכל הגוף. מערכת הלימפה שומרת על התגובה החיסונית של הגוף באמצעות תאי דם לבנים או לימפוציטים (השוכנים במוח עצם אדום), בלוטת התימוס, כלי הלימפה, צינור בית החזה, הטחול ובלוטות הלימפה. לבסוף, מערכת הרבייה מכינה תאי רבייה של אורגניזמים. אצל גברים, האשכים והפין מהווים את מערכת הרבייה ואילו אצל נקבות הרחם, השחלות והנרתיק מרכיבים את מערכת הרבייה.
<h4>פיזיולוגיה של מערכת הדם</h4>
הפיזיולוגיה של אורגניזמים חד-תאיים ובעלי חיים רב-תאיים בסיסיים, כגון ספוגים, היא לעתים קרובות פשוטה. לדוגמה, הגודל הקטן והיחס הגדול בין פני השטח לנפח של מיקרואורגניזמים מאפשר להם להשיג ויסות על ידי דיפוזיה על פני קרום התא. באופן דומה, מי ים זורמים דרך נקבוביות הספוגים, נושאים חומרי מזון ומוצרי פסולת אל התאים שלהם ומהם. בעלי חיים מורכבים יותר פיתחו מערכות דם להנעת דם בכל הגוף להובלת חומרי מזון, תוצרי פסולת, הורמונים ומולקולות אחרות, בעוד מערכות הנשימה מאפשרות חילופי גזים בין מערכת הדם לסביבה החיצונית. 
מערכת הדם אצל בעלי חיים יכולה להיות פתוחה או סגורה. מערכות הדם הפתוחות קיימות בדרך כלל אצל חסרי חוליות רבים ומורכבות מלב פשוט אחד או יותר, רשת כלי דם וחללים מחוברים הטובלים ישירות איברים פנימיים בנוזל המאפשר חילופי חומרים. לבעלי חוליות יש מערכות דם סגורות, שבהן הדם כלוא בתוך מערכת כלי דם סגורה המסתעפת באופן נרחב לתוך הרקמות כדי להבטיח חילופי חומרים. מערכת כלי הדם הסגורה הזו מחוברת ללב עם ורידים הנושאים דם מהרקמות לכיוון הלב ועורקים הנושאים דם מהלב לשאר הגוף. לבבות בעלי ארבעה חדרים, כמו אצל בני אדם, קשורים לשתי לולאות של כלי דם. אצל בני אדם, דם דל חמצן מאיברים נכנס ללב דרך האטריום הימני, אשר מתכווץ לדחוף דם לחדר הימני, אשר בתורו שולח דם לריאות. בעקבות חילוף גזים בריאות, דם עשיר בחמצן חוזר לאטריום השמאלי ולאחר מכן נדחף לחדר השמאלי. החדר הסופי הזה שרירי יותר מהאחרים ועם התכווצות חזקה, מסוגל לשאוב את הדם לשאר הגוף.
מערכות דם סגורות מאפשרות זרימת דם מהירה, שבתורה מאפשרת שינוע מהיר ויעיל של חומרים בכל הגוף וכן לחץ דם גבוה יותר מאשר במערכות פתוחות. לחץ הדם נוצר על ידי התכווצות חדרי הלב כמו הדם מאולץ לתוך העורקים. כאשר חדרי הלב נרגעים, לחץ הדם יורד.
<h4>לחץ דם</h4>
בבני אדם, תפקוד מערכת הדם ניתן להעריך על ידי מדידת לחץ הדם ואת קצב הלב המתאים אצל אדם. לחץ הדם נמדד במילימטרים של כספית (mmHg), שהוא הגובה במילימטרים שכספית בטור מורמת אליו בשל הלחץ המופעל עליה. קצב הלב נמדד כפעימות לדקה. בגלל התכווצות הלב ותנועות ההרפיה, קריאות לחץ הדם מורכבות משני מספרים – סיסטולי ודיאסטולי. לחץ סיסטולי נמדד במהלך התכווצויות החדרים ולחץ דיאסטולי הוא הלחץ המינימלי בעורקים בזמן מנוחה בין צירים. בדרך כלל, לחצים סיסטוליים של 90-120 מ"מ כספית ולחצים דיאסטוליים של 60-80 מ"מ כספית נחשבים בריאים. כשמדובר בקצב הלב, 60-100 פעימות לדקה נחשב בריא למבוגרים. לספורטאים יש בדרך כלל קצב לב נמוך יותר מכיוון שתרגילי לב וכלי דם מעלים את קצב הלב וגורמים ללב לשאוב בצורה יעילה יותר, מה שבסופו של דבר מפחית את קצב הלב במנוחה1.
רמות לחץ דם גבוהות לפרקי זמן ממושכים או יתר לחץ דם עלולות לפגוע בכלי הדם ונקשרו להתקף לב ושבץמוחי 2. חוקרים גילו כי ההשפעות הקרדיווסקולריות של לחץ סיסטולי ודיאסטולי שונות, כך ששיעורי האירועים הקרדיווסקולריים קשורים קשר הדוק ללחץ סיסטולי. לכן, מספר החולים עם יתר לחץ דם סיסטולי הסובלים מאירועים קרדיווסקולריים גבוה ממספר החולים עם יתר לחץ דם דיאסטולי3. גורמים גנטיים, כמו גם אורח חיים וגורמים סביבתיים יכולים לגרום ליתר לחץ דם ומחלות לב וכלי דם. לדוגמה, צריכת כמויות גבוהות של מלח גורמת לאגירת עודפי מים בגוף, מעלה את לחץ הדם ומאמצת את כלי הדם. כל פגיעה בכלי הדם הופכת אותם למועדים לפציעות, מה שמספק משטחים להצטברות פלאק, ובסופו של דבר מקשיח את כלי הדם ומקטין את יעילות זרימת הדם.
מדידות לחץ דם
מדי לחץ דם משמשים למדידת לחץ דם. הם מורכבים משרוול מתנפח המחובר למשאבה (ידנית או אוטומטית) ומד לחץ. הדרך היעילה ביותר להשתמש במד לחץ דם היא על העורק הברכיאלי על הזרוע העליונה, אשר ברמה עם הלב. מדי לחץ דם משמשים בשילוב עם סטטוסקופ, שהוא מכשיר רפואי אקוסטי המשמש להאזנה לצלילים פנימיים באמצעות דיסק מתכת, או מהוד. הסטטוסקופ מוחזק ממש מתחת למד לחץ הדם, ממש מעל החלק הפנימי של המרפק של הפרט כדי למדוד את הקולות של לחץ הדם הסיסטולי והדיאסטולי. השרוול מנופח ל-200 מ"מ כספית ועוצר את זרימת הדם על ידי צביטת כלי הדם ומהווה כמות בטוחה של לחץ שיש להפעיל על הזרוע. כאשר השרוול מתנפח, כלי הדם מתחילים להיפתח, והדם מורשה לזרום שוב. לחץ הדם הסיסטולי מסומן על ידי הרעש הראשון שנשמע והלחץ הדיאסטולי נקבע על ידי הרעש האחרון שנשמע. רעשים אלה נקראים צלילי קורוטקוף, שהם צליל של דם שנדחף בכוח דרך כלי הדם על ידי הלב4.
<h4>מערכת הנשימה</h4>
מערכת הדם עובדת בשיתוף פעולה הדוק עם מערכת הנשימה כדי לספק חמצן לרקמות תוך הסרת פחמן דו חמצני. אורגניזמים שונים פיתחו מבני נשימה נפרדים לחילופי גזים. לדוגמה, בעלי חיים ימיים רבים מחליפים גזים דרך זימים. תנועות הזימים נצפות בקלות וניתן להשתמש בהן כדי לחשב את קצב הנשימה של אורגניזמים ימיים על ידי ספירת מספר הפעמים שהאורגניזם מזיז את כיסוי הזימים או האופרקולום שלו. קצב הנשימה עשוי להשתנות עם הטמפרטורה מכיוון שמולקולות חמצן מועברות בקצב שונה בהתאם לסביבה החמה או הקרירה. בסביבה מימית, כמות החמצן המומס הזמין במים פוחתת עם עליית הטמפרטורה. לירידה בחמצן יש השפעות על קצב הנשימה של אורגניזמים ימיים, בהתחשב ביכולתם לפזר חמצן בכל גופם. מצד שני, לבעלי חיים יבשתיים יש מבני נשימה פנימיים, כגון ריאות. אצל בני אדם, נשימה כרוכה בשאיפה על ידי כיווץ הסרעפת כדי למשוך אוויר. כאשר הסרעפת נרגעת, האוויר משתחרר באופן פסיבי מהריאות.
עישון הוא הגורם המוביל לסרטן ריאות, האחראי ל-80-90% ממקרי המוות מסרטן הריאה. בכל שנה, יותר מ -120,000 אמריקאים מתים מסרטן ריאות הקשור לעישון ומייצגים חלק גדול ממקרי המוות הניתנים למניעה5. יחד, אורח החיים תורם לבריאות מערכת הדם והנשימה וניתן למנוע כמות משמעותית של מקרי מוות על ידי שינויים באורח החיים.
<h4>הפניות</h4>
<ol class="references">
	<li>וילסון, MG, אליסון, GM וכבלים, NT. מדע בסיסי מאחורי היתרונות הקרדיווסקולריים של פעילות גופנית. בר ג'יי ספורט מד . 2016, 50(93-99).</li>
	<li>Psaty, BM, et al. הקשר בין רמת לחץ הדם לבין הסיכון לאוטם שריר הלב, שבץ מוחי ותמותה כוללת: מחקר בריאות הלב וכלי הדם. Arch מתמחה Med. 2001 , כרך 161, 9 (1183-92).</li>
	<li>קנל, WB. לחץ דם סיסטולי מוגבר כגורם סיכון קרדיווסקולרי. Am. J. Cardiol. 2000, כרך 85, 2 (251-5).</li>
	<li>פרלוף, ד, ואח' קביעת לחץ דם אנושי על ידי לחץ דם. זרימת הדם. 1993, כרך 88, 5 (2460-70).</li>
	<li>מחלקת הבריאות ושירותי האנוש של ארה"ב. ההשלכות הבריאותיות של עישון: דו"ח של המנתח הכללי. 2004.</li>
</ol>

הומאוסטזיס
התנאים בסביבה החיצונית של אורגניזם יכולים להשתנות במהירות ובאופן דרסטי. כדי לשרוד, אורגניזמים חייבים לשמור על ...

Education

JoVE Lab Manual

ביולוגיה

Fundamentals

יסודות

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.

התכוננו ללמד את פיזיולוגיה של מערכת הדם עם מדריך מדריכים זה באורך 3 דקות. כולל שלבי הכנה מרכזיים עבור מעבדת Biology ב-JoVE Lab Manual.

הכנת מדריך עבור פיזיולוגיה של מערכת הדם ב-Biology - 4.3K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של פיזיולוגיה של מערכת הדם שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 7 דקות. חלק מאוסף Biology ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור פיזיולוגיה של מערכת הדם ב-Biology - 7.6K+ צפיות | 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