Informace

Kolik kyslíku unese lidské tělo?


V podstatě - název: Kolik kyslíku unese lidské tělo v jednom bodě?


Co jsem zkusil: Můj přítel provedl několik výpočtů a přišel s následujícími čísly. Nikdo z nás není biolog ani nemá vyšší vzdělání v biologii. Jeho výpočet byl něco jako:

  • Naše tělo při vdechnutí absorbuje asi 0,033 g kyslíku (zdroj).
    • To je asi 0,00103 molů kyslíku.
    • Prostřednictvím reakce ATP je to asi 0,00515 molů ATP
  • Na 270 červených krvinek připadá 270 milionů hemoglobinu a v našem těle zhruba 25 bilionů krvinek (wiki) a každá molekula hemoglobinu „nese“ až 4 molekuly kyslíku.
  • Celkem tedy hemoglobin našeho těla unese asi (2,5 * 10^13) * (270 * 10^6) * 4 = 1,437 gramů kyslíku

Jak daleko je číslo 1,437g?

Související (ale ne stejná otázka) otázka, kterou jsem našel zde: Kolik energie získáváme z kyslíku?

Poznámka: jedná se konkrétně o kyslík, který používáme v našem dýchacím systému - a ne o kyslík ve vodě:]


Hemoglobinnebo Hb je proteinová molekula nacházející se v červených krvinkách (erytrocytech) vyrobená ze čtyř podjednotek: dvou alfa podjednotek a dvou beta podjednotek (obrázek 1). Každá podjednotka obklopuje střed heme skupina který obsahuje železo a váže jednu molekulu kyslíku, což umožňuje každé molekule hemoglobinu vázat čtyři molekuly kyslíku. Molekuly s více kyslíkem vázanými na skupiny hemu jsou jasnější červené. Výsledkem je, že okysličená arteriální krev, kde Hb nese čtyři molekuly kyslíku, je jasně červená, zatímco žilní krev, která je odkysličená, je tmavě červená.

Obrázek 1. Protein uvnitř (a) červených krvinek, který přenáší kyslík do buněk a oxid uhličitý do plic, je (b) hemoglobin. Hemoglobin se skládá ze čtyř symetrických podjednotek a čtyř skupin hemu. Železo spojené s hemem váže kyslík. Je to železo v hemoglobinu, které dává krvi červenou barvu.

Je snazší vázat druhou a třetí molekulu kyslíku na Hb než první molekulu. Důvodem je to, že molekula hemoglobinu mění svůj tvar nebo konformaci, jak se váže kyslík. Čtvrtý kyslík se pak obtížněji váže. Vazba kyslíku na hemoglobin může být vynesena jako funkce parciálního tlaku kyslíku v krvi (osa x) proti relativní saturaci Hb-kyslíkem (osa y). Výsledný graf — an křivka disociace kyslíku—Je sigmoidální nebo ve tvaru S (obrázek 2). Jak se zvyšuje parciální tlak kyslíku, hemoglobin je stále více nasycen kyslíkem.

Obrázek 2. Křivka disociace kyslíku ukazuje, že jak se zvyšuje parciální tlak kyslíku, více kyslíku váže hemoglobin. Afinita hemoglobinu ke kyslíku se však může posunout doleva nebo doprava v závislosti na podmínkách prostředí.

Cvičná otázka

Ledviny jsou zodpovědné za odstraňování přebytečných iontů H+ z krve. Pokud ledviny selžou, co by se stalo s pH krve a afinitou hemoglobinu ke kyslíku?


Co dokáže lidský stroj

Představte si stroj, který má všechny následující atributy. Může generovat & ldquowind & rdquo 166 km/h (100 mi/h) a může přenášet zprávy rychleji než 400 km/h (249 mi/h). Obsahuje čerpadlo, které během své životnosti přesune asi milion barelů tekutiny, a má řídicí centrum, které obsahuje miliardy jednotlivých komponent. Dotyčný stroj se může v případě potřeby dokonce sám opravit a neopotřebovat se až sto let nebo déle. Má všechny tyto schopnosti, a přesto se skládá hlavně z vody. Co je to? Je to lidské tělo.


Existují nějaké části lidského těla, které získávají kyslík přímo ze vzduchu, a nikoli z krve?

Ano. Buňky kůže horní vrstvy a buňky na předním povrchu očí získávají značné množství kyslíku přímo ze vzduchu, nikoli z krve. Lidská těla mají obrovskou poptávku po kyslíku. Výsledkem je, že kyslík, který je schopen pasivně difundovat do těla přímo ze vzduchu, zdaleka nestačí na běh celého těla. Naštěstí máme plíce, které mohou aktivně nasávat kyslík a přenášet jej do krve, což umožňuje tělu transportovat kyslík do buněk pomocí krve jako flotila dodávkových vozů. Většina našich buněk se spoléhá na službu dodávání krve. Buňky ve vnějších vrstvách nebo naše kůže a oči jsou však v přímém kontaktu s atmosférou a mohou efektivně získávat kyslík přímo ze vzduchu. Podívejme se nejprve do očí.

Pro oči je obzvláště důležité, aby v předních částech nebyla krev. Části v přední části oka musí být průhledné, aby do oka pronikalo světlo, a tím umožnilo vidění. Krev je však neprůhledná červená barva. Pokud by krev proudila přímo do předních částí oka, oslepli bychom. Jak je znázorněno na obrázku vpravo, lidské oko se skládá z kulaté, tuhé bílé skořápky zvané skléra, která obaluje čirou gelovitou tekutinu nazývanou sklivcový humor. Světlo prochází předními částmi oka sklivcem a poté zasáhne řadu buněk detekujících světlo na zadní straně oka, které se nazývá sítnice. Přední části oka mají za úkol propustit světlo dovnitř a zaostřit světlo na obrazy. Tyto části proto musí být průhledné (kromě clony a nosných struktur podél okrajů) a musí společně tvořit tvar čočky. Hlavní přední části se skládají z čočky a také kapsy tekutiny ve tvaru čočky nazývané komorová voda a vnějšího povrchu, který se nazývá rohovka. Rohovka je v přímém kontaktu se vzduchem. Jeho úkolem je zadržet komorový mok a dát mu tvar čočky.

Komorová voda je většinou voda a obsahuje velmi málo buněk. Naproti tomu rohovka a čočka se skládají ze živých buněk, které musí být zásobeny kyslíkem, aby zůstaly naživu. Současně musí také zůstat transparentní, aby bylo možné zaostřit světlo skrz. Lidské tělo řeší tento problém dvěma způsoby. Za prvé používá k dodání kyslíku čistou tekutinu, nikoli červenou krev. Samotná komorová voda je čirá tekutina, která dodává kyslík do buněk v čočce a na zadní straně rohovky. Bez přítomnosti červených krvinek, které by se aktivně upínaly na molekuly kyslíku a transportovaly je, se komorová voda musí spoléhat na méně účinný mechanismus jednoduché difúze k dodávání kyslíku. Za druhé, naše těla dostávají kyslík do buněk na předním povrchu rohovky jednoduchým absorbováním ze vzduchu.

Podobně vnější vrstvy pokožky absorbují kyslík přímo z atmosféry. Je pravda, že kůže nemusí být průhledná jako rohovka, takže může přijímat kyslík z krve, což skutečně dělá. Jelikož je však pokožka vystavena vzduchu, dává to z hlediska účinnosti smysl, že by kůže dostávala kyslík jak z krve, tak přímo ze vzduchu. Podle studie provedené Markusem Stuckerem a jeho spolupracovníky, publikované v The Journal of Physiology, „jsou horní vrstvy kůže do hloubky 0,25-0,40 mm téměř výhradně dodávány externím kyslíkem, zatímco transport kyslíku krev má malý vliv. " Množství kyslíku, které se dostane mimo kůži, je zanedbatelné, takže většina buněk v našem těle musí dostat kyslík z krve. Je zajímavé, že samotná kůže je schopná absorbovat velkou část svého kyslíku přímo ze vzduchu.


Život po smrti: věda o lidském rozkladu

J ohn byl mrtvý asi čtyři hodiny před tím, než bylo jeho tělo přineseno do pohřebního ústavu. Většinu svého života byl relativně zdravý. Celý svůj život pracoval na texaských ropných polích, práci, která ho udržovala fyzicky aktivní a v docela dobré kondici. Přestal kouřit před desítkami let a pil mírné množství alkoholu.

V poslední době si jeho rodina a přátelé všimli, že jeho zdraví - a mysl - začaly pokulhávat. Potom jednoho chladného lednového rána utrpěl rozsáhlý infarkt, který byl zřejmě vyvolán jinými, neznámými komplikacemi, doma spadl na zem a téměř okamžitě zemřel. Bylo mu pouhých 57 let. Nyní ležel na kovovém stole, jeho tělo bylo zabaleno do bílé plátěné plachty, studené a tuhé na dotek, jeho kůže purpurově šedá-svědčila o tom, že počáteční fáze rozkladu byla v plném proudu.

Většina z nás by raději nepřemýšlela o tom, co se stane po smrti se mnou a blízkými. Většina z nás umírá přirozenou smrtí a přinejmenším na Západě je jim uložen tradiční pohřeb. Je to způsob, jak projevit úctu zesnulému a vnést do pozůstalé rodiny pocit uzavření. Slouží také ke zpomalení procesu rozkladu, aby si členové rodiny mohli pamatovat svého milovaného tak, jak kdysi byli, než jak jsou nyní.

Pro ostatní je konec méně důstojný. Vrah by mohl svou oběť pohřbít v mělkém hrobě nebo nechat své tělo na místě činu, vystavené živlům. Když bude tělo nakonec objeveno, první věcí, kterou se pokusí zjistit policejní detektivové a forenzní experti pracující na případu, je, kdy došlo k úmrtí. Doba smrti je zásadní informací při jakémkoli vyšetřování vraždy, ale mnoho faktorů ovlivňujících proces rozkladu může být extrémně obtížné odhadnout.

Pohled na hnijící mrtvolu je pro většinu z nás přinejlepším znepokojivý a v horším případě odpudivý a děsivý, věc nočních můr.

Hnijící mrtvola však zdaleka není „mrtvá“, hemží se životem. Rostoucí počet vědců považuje hnijící mrtvolu za základní kámen rozsáhlého a složitého ekosystému, který se objevuje brzy po smrti a vzkvétá a vyvíjí se v průběhu rozkladu.

Stále ještě víme velmi málo o rozpadu člověka, ale růst zařízení pro forenzní výzkum nebo „tělových farem“ spolu s dostupností a stále se snižujícími náklady na techniky, jako je sekvenování DNA, nyní umožňuje výzkumným pracovníkům studovat proces způsoby, které byly před několika lety to nebylo možné. Lepší pochopení kadaverózního ekosystému - jak se v čase mění a jak interaguje a mění ekologii svého širšího prostředí - by mohlo mít důležité aplikace ve forenzní vědě. Mohlo by to například vést k novým, přesnějším způsobům odhadování času smrti a hledání těl, která byla ukryta v tajných hrobech.

Rozklad začíná několik minut po smrti procesem zvaným autolýza nebo vlastní trávení. Brzy poté, co srdce přestane bít, se buňky zbaví kyslíku a jejich kyselost se zvýší, protože se v nich začnou hromadit toxické vedlejší produkty chemických reakcí. Enzymy začnou trávit buněčné membrány a poté unikají, jak se buňky rozpadají. To obvykle začíná v játrech, které jsou obohaceny o enzymy, a v mozku, který má vysoký obsah vody, nakonec se však všechny ostatní tkáně a orgány začnou tímto způsobem rozpadat. Poškozené krvinky se rozlévají z rozbitých cév a pomocí gravitace se usazují v kapilárách a malých žilkách a mění barvu kůže.

Teplota těla také začíná klesat, dokud se aklimatizuje na své okolí. Poté nastoupí rigor mortis - ztuhlost smrti, počínaje očními víčky, svaly čelistí a krku, než se propracuje do trupu a poté do končetin. V životě se svalové buňky stahují a uvolňují díky působení dvou vláknitých proteinů, nazývaných aktin a myosin, které klouzají po sobě. Po smrti jsou buňky zbaveny svého zdroje energie a proteinová vlákna se uzamknou na místě. To způsobí ztuhnutí svalů a zablokování kloubů.

"Abychom to rozdělili, může to vyžadovat trochu síly," říká pohřebák Holly Williams, zvedl Johnovu paži a jemně ji ohnul v prstech, lokte a zápěstí. "Obvykle, čím je tělo čerstvější, tím snáze se mi pracuje."

Williams mluví tiše a má šťastné chování, které je v rozporu s hrůznou povahou její práce. Poté, co byla vychovávána v rodinném pohřebním domě v severním Texasu a pracovala tam celý život, od dětství vídala a manipulovala s mrtvými těly téměř denně. Nyní je jí 28 let a odhaduje, že pracovala na něčem jako 1000 těl.

Její práce zahrnuje shromažďování nedávno zesnulých těl z oblasti Dallas-Fort Worth a někdy i mimo ni a jejich přípravu na pohřeb tím, že je umýt a nabalzamovat. Balzamování zahrnuje ošetření těla chemikáliemi, které zpomalují proces rozkladu, především proto, aby bylo co nejblíže obnoveno do přirozeného stavu před smrtí. Williams to provádí tak, aby rodina a přátelé mohli na pohřbu vidět svého zesnulého milovaného. Oběti traumat a násilných úmrtí obvykle vyžadují rozsáhlou rekonstrukci obličeje, což je vysoce kvalifikovaný a časově náročný úkol.

"Většina lidí, které vyzvedneme, zemře v pečovatelských domech," říká Williams, "ale někdy se setkáme s lidmi, kteří zemřeli na střelná poranění nebo při autonehodě." Mohli bychom zavolat, abychom vyzvedli někoho, kdo zemřel sám a nebyl nalezen několik dní nebo týdnů, a oni se již rozkládají, což mi značně komplikuje práci. “

John ležel na Williamsově kovovém stole a jeho tělo bylo zabaleno do bílé plátěné plachty, studené a tuhé na dotek. Fotografie: Mo Costandi

V počátečních fázích rozkladu se kadaverózní ekosystém skládá převážně z bakterií, které žijí v lidském těle a na něm. Naše těla hostí obrovské množství bakterií, přičemž každý z jejich povrchů a rohů poskytuje stanoviště specializované mikrobiální komunitě. Zdaleka největší z těchto komunit žije ve střevě, které je domovem bilionů bakterií stovek nebo možná tisíců různých druhů.

Takzvaný střevní mikrobiom je v současnosti jedním z nejžhavějších témat výzkumu v biologii. Někteří vědci jsou přesvědčeni, že střevní bakterie hrají zásadní roli v lidském zdraví a chorobách, ale stále víme velmi málo o našem složení těchto tajemných mikrobiálních pasažérů, natož o tom, jak by mohly ovlivnit naše tělesné funkce.

Víme ještě méně o tom, co se stane s mikrobiomem poté, co člověk zemře, ale průkopnický výzkum publikovaný v posledních několika letech poskytl některé tolik potřebné detaily.

Když jsme naživu, většina vnitřních orgánů neobsahuje mikroby. Brzy po smrti však imunitní systém přestane fungovat a nechá se volně šířit po celém těle. Obvykle to začíná ve střevě, na křižovatce mezi tenkým a tlustým střevem. Bez kontroly začnou naše střevní bakterie trávit střeva a poté okolní tkáně zevnitř ven pomocí chemického koktejlu, který uniká z poškozených buněk jako zdroj potravy. Poté napadnou kapiláry trávicího systému a lymfatických uzlin, šíří se nejprve do jater a sleziny, poté do srdce a mozku.

V loňském roce forenzní vědec Gulnaz Javan z Alabamské státní univerzity v Montgomery a její kolegové publikovali vůbec první studii o tom, co nazvali thanatomicrobiome (z thanatos, řecké slovo pro „smrt“).

"Všechny naše vzorky pocházely z trestních případů týkajících se lidí, kteří zemřeli sebevraždou, zabitím, předávkováním drogami nebo při dopravních nehodách," vysvětluje. "Odebrat vzorky tímto způsobem je opravdu těžké, protože musíme [pozůstalé] rodiny požádat, aby podepsaly naše formuláře souhlasu." To je hlavní etický problém. "

Javan a její tým odebrali vzorky jater, sleziny, mozku, srdce a krve z 11 mrtvol mezi 20 a 240 hodinami po smrti a poté použili dvě různé nejmodernější technologie sekvenování DNA v kombinaci s bioinformatikou. analyzovat a porovnat obsah bakterií v každém vzorku.

Zjistili, že vzorky odebrané z různých orgánů ve stejné mrtvole jsou si navzájem velmi podobné, ale velmi se liší od vzorků odebraných ze stejných orgánů v jiných tělech. To může být částečně způsobeno individuálními rozdíly ve složení mikrobiomu jedinců zapojených do studie.

Variace mohou také souviset s rozdíly v časovém období, které uplynulo od smrti. Dřívější studie rozkládajících se myší odhalila, že ačkoli se mikrobiom zvířat po smrti dramaticky mění, činí to konzistentním a měřitelným způsobem, takže vědci dokázali odhadnout dobu smrti do 3 dnů po téměř 2 měsíce doba.

Javanova studie naznačuje, že tyto „mikrobiální hodiny“ mohou tikat také v rozkládajícím se lidském těle. První bakterie, které detekovali, pocházely ze vzorku jaterní tkáně získaného z mrtvoly pouhých 20 hodin po smrti, ale nejdříve byly bakterie nalezeny ve všech vzorcích ze stejné mrtvoly 58 hodin po smrti. Poté, co zemřeme, se naše bakterie mohou šířit tělem stereotypním způsobem a načasování, s nímž infiltrují nejprve jeden vnitřní orgán a poté další, může poskytnout nový způsob odhadu času, který uplynul od smrti.

"Stupeň rozkladu se liší nejen od jednotlivce k jednotlivci, ale také se liší v různých tělesných orgánech," říká Javan. "Slezina, střevo, žaludek a těhotná děloha se rozpadají dříve, ale na druhé straně ledviny, srdce a kosti jsou později v procesu." V roce 2014 Javan a její kolegové zajistili grant 200 000 USD od Národní vědecké nadace pro další vyšetřování. "Uděláme sekvenování a bioinformatiku příští generace, abychom zjistili, který orgán je nejlepší pro odhad [času smrti]-to je stále nejasné," říká.

Jedna věc, která se již zdá být jasná, je, že různé fáze rozkladu jsou spojeny s odlišným složením mrtvolných bakterií.

Jakmile probíhá vlastní trávení a bakterie začnou unikat z gastrointestinálního traktu, začíná hniloba. Toto je molekulární smrt - ještě větší rozpad měkkých tkání na plyny, kapaliny a soli. V počátečních fázích rozkladu již probíhá, ale ve skutečnosti se rozběhne, když se k činu dostanou anaerobní bakterie.

Hniloba je spojena s výrazným přechodem od aerobních bakteriálních druhů, které ke svému růstu vyžadují kyslík, k anaerobním, které nikoli. Ty se pak živí tělními tkáněmi a fermentují v nich cukry za vzniku plynných vedlejších produktů, jako je metan, sirovodík a amoniak, které se hromadí v těle, nafukují (nebo „nadýmají“) břicho a někdy i další části těla .

To způsobí další změnu barvy těla. Jak poškozené krvinky nadále unikají z rozpadajících se nádob, anaerobní molekuly hemoglobinu, které kdysi přenášely kyslík kolem těla, přeměňují na sulfemoglobin. Přítomnost této molekuly v usazené krvi dodává pokožce mramorovaný, zeleno-černý vzhled charakteristický pro tělo podstupující aktivní rozklad.

Jak se tlak plynu v těle stále zvyšuje, způsobuje, že se na celém povrchu kůže objeví puchýře, které se poté uvolní a následuje „uklouznutí“ velkých vrstev kůže, které zůstávají sotva přichycené ke zhoršujícímu se rámu pod nimi. Plyny a zkapalněné tkáně se nakonec z těla vyčistí, obvykle vytékají z řitního otvoru a dalších otvorů a často také z roztrhané kůže v jiných částech těla. Někdy je tlak tak velký, že se břicho rozevře.

Nadýmání se často používá jako ukazatel přechodu mezi časnými a pozdějšími fázemi rozkladu a další nedávná studie ukazuje, že tento přechod je charakterizován výrazným posunem ve složení kadaverózních bakterií.

Zaměstnanci zařízení Southeast Texas Applied Forensic Science (STAFS) Facility v Huntsville, TX. Zleva doprava: výzkumný asistent Kevin Derr, ředitel STAFS Joan Bytheway, morbidní entomoložka Sybil Bucheli a mikrobiolog Aaron Lynne. Fotografie: Mo Costandi

Studie byla provedena v zařízení pro aplikovanou forenzní vědu v jihovýchodním Texasu v Huntsville. Zařízení bylo otevřeno v roce 2009 a nachází se v oblasti National Forest o rozloze 247 akrů, kterou vlastní univerzita a kterou udržují výzkumníci na Sam Houston State University (SHSU). Uvnitř byl devítiakrový pozemek hustě zalesněné půdy uzavřen od širšího okolí a dále rozdělen na 10 stop vysoké zelené drátěné ploty zakončené ostnatým drátem.

Tady, roztroušených mezi borovicemi, je asi půl tuctu lidských mrtvol, v různých fázích rozkladu. Dvě naposledy umístěná těla ležela roztažená orel poblíž středu malého výběhu, přičemž velká část jejich volné, šedomodré skvrnité kůže byla stále neporušená, mezi pomalu hnijícím masem byly vidět jejich hrudní koše a pánevní kosti. O několik metrů dál leží další mrtvola, zcela skeletovaná, s černou, tvrzenou kůží lpící na kostech, jako by měla na sobě lesklý latexový oblek a čepici. Kromě toho, za ostatními kosterními pozůstatky, které byly zjevně rozptýleny supy, ležel další, v kleci na dřevo a drát, který se blížil ke konci cyklu smrti, částečně mumifikovaný a s několika velkými, hnědými houbami rostoucími z místa, kde se jednou objevilo břicho byl.

Na konci roku 2011 vědci SHSU Sibyl Bucheli a Aaron Lynne a jejich kolegové sem umístili dvě čerstvá mrtvoly, nechali je v přirozených podmínkách chátrat a poté odebrali vzorky bakterií z jejich různých částí, na začátku a na konci fáze nadýmání. Poté ze vzorků extrahovali bakteriální DNA a sekvenovali ji, aby zjistili, že nadýmání je charakterizováno výrazným posunem od aerobních k anaerobním druhům.

Jako entomolog se Bucheli zajímá hlavně o hmyz, který kolonizuje mrtvoly. Mrtvolu považuje za specializovaný biotop pro různé nekrofágní (nebo „mrtvoložravé“) druhy hmyzu, z nichž některé vidí celý svůj životní cyklus v těle, na těle a kolem něj.

Když se rozkládající se tělo začne čistit, stane se plně vystaveno svému okolí. V této fázi dosahuje mikrobiální a hmyzí aktivita svého vrcholu a kadaverózní ekosystém si skutečně přijde na své a stane se „centrem“ nejen hmyzu a mikrobů, ale také supů a mrchožroutů a masožravých zvířat.

Dva druhy úzce spojené s rozkladem jsou mušky, masné mouchy a jejich larvy. Cadavery vydávají odporný, chorobně sladký zápach, tvořený komplexním koktejlem těkavých sloučenin, jejichž přísady se mění v průběhu rozkladu. Blowflies detekují zápach pomocí specializovaných pachových receptorů, poté přistanou na mrtvole a kladou vajíčka do otvorů a otevřených ran.

Každá moucha ukládá kolem 250 vajec, která se líhnou do 24 hodin, což vede k malým červům prvního stupně. Tito se živí hnijícím masem a poté se rozplývají do větších červů, kteří se živí několik hodin, než se znovu rozpustí. Po dalším krmení se tito ještě větší a nyní vykrmení červi vykroutí z těla. Poté se zakuklí a přemění na dospělé mouchy a cyklus se opakuje znovu a znovu, dokud jim nezbude nic, čím by se mohli živit.

Za správných podmínek bude mít aktivně chátrající tělo velké množství červů fáze tři. Tato „červí hmota“ generuje spoustu tepla a zvyšuje vnitřní teplotu o více než 10 ° C. Stejně jako tučňáci se choulí, jednotliví červi uvnitř hmoty jsou neustále v pohybu. Ale zatímco se tučňáci choulí, aby se udrželi v teple, červi ve hmotě se pohybují, aby zůstali v pohodě.

Zpátky ve své kanceláři v kampusu SHSU-zdobeném velkým hračkovým hmyzem a sbírkou panenek Monster High-Bucheli vysvětluje: „Je to dvojsečný meč-pokud jste vždy na okraji, může vás sežrat pták, a pokud jste vždy v centru, můžete se nechat uvařit. Neustále se tedy pohybují od středu k okrajům a zpět. Je to jako erupce. "

Přítomnost blowflies přitahuje k mrtvole dravce, jako jsou kožní brouci, roztoči, mravenci, vosy a pavouci, kteří se pak živí vajíčky a larvami nebo parazitují na nich. Na tělo mohou také sestoupit supi a další mrchožrouti, stejně jako další velká masožravá zvířata.

Při absenci pohlcovačů jsou však červi zodpovědní za odstranění měkkých tkání. Carl Linnaeus, který vymyslel systém, podle něhož vědci pojmenovávají druhy, v roce 1767 poznamenal, že „tři mouchy by mohly pohltit mrtvolu koně tak rychle jako lev“. Červi třetího stupně se ve velkém vzdálí od mrtvoly, často po stejné trase. Jejich aktivita je tak přísná, že jejich migrační cesty lze vidět po dokončení rozkladu, jako hluboké brázdy v půdě vycházející z mrtvoly.

Vzhledem k nedostatku výzkumu lidského rozkladu stále víme velmi málo o hmyzích druzích, které kolonizují mrtvoly. Poslední publikovaná studie z Bucheliho laboratoře ale naznačuje, že jsou mnohem rozmanitější, než jsme si dříve představovali.

Studii vedl bývalý Bucheliův Ph.D. studentka Natalie Lindgrenová, která v roce 2009 umístila na mrtvoly Huntsville čtyři mrtvoly a celý rok je vynechala, během této doby se vracela čtyřikrát denně, aby sbírala hmyz, který na nich našla. Byli přítomni obvyklí podezřelí, ale Lindgren také zaznamenal čtyři neobvyklé interakce mezi hmyzem a mrtvolou, které nikdy předtím nebyly zdokumentovány, včetně škorpiona, který byl nalezen živící se mozkovými tekutinami pitevní ranou na temeni a červ našel krmení na vysušenou kůži kolem místa, kde byly nehty na nohou, o kterém se dříve vědělo, že se živí pouze rozpadajícím se dřevem.

Hmyz kolonizuje mrtvolu v postupných vlnách a každý má svůj vlastní jedinečný životní cyklus. Mohou tedy poskytnout informace, které jsou užitečné pro odhad doby smrti a pro poznání okolností smrti. To vedlo ke vzniku oblasti forenzní entomologie.

"Mouchy dorazí k mrtvole téměř okamžitě," říká Bucheli. "Vytáhneme tělo a o tři sekundy později budou mouchy snášet vajíčka do nosu."

Hmyz může být užitečný pro odhad času smrti špatně se rozkládajícího těla. Entomolog přijíždějící na místo činu může teoreticky využít své znalosti o životních cyklech hmyzu k odhadu doby smrti. A protože mnoho druhů hmyzu má omezené geografické rozložení, přítomnost daného druhu může spojit tělo s určitým místem nebo ukázat, že bylo přesunuto z jednoho místa na druhé.

V praxi je však použití hmyzu k odhadnutí doby smrti spojeno s obtížemi. Odhady doby smrti na základě stáří červů mouchy nalezených na těle vycházejí z předpokladu, že mouchy kolonizovaly mrtvolu hned po smrti, ale není tomu tak vždy - například pohřbívání může zcela vyloučit hmyz a extrémní teploty inhibují jejich růstu nebo tomu úplně zabránit.

Dřívější studie vedená Lindgrenem odhalila další neobvyklý způsob, jak by bylo možné zabránit mouchám v kladení vajíček na mrtvolu. "Udělali jsme posmrtnou ránu do žaludku [darovaného těla] a poté jsme mrtvolu částečně pohřbili v mělkém hrobě," říká Bucheli, "ale mravenci ohně vyrobili z hlíny malé houbičky a použili je k vyplnění řezu a zastavte kapalinu. “ Mravenci monopolizovali ránu více než týden a pak pršelo. "To vyplavilo hlínu špíny." Tělo začalo nadýmat, pak vybuchlo a v tu chvíli ho mohly mouchy kolonizovat. “

I když ke kolonizaci dojde těsně po smrti, odhady založené na věku hmyzu mohou být nepřesné z jiného důvodu. Hmyz je chladnokrevný, a proto jeho rychlost růstu probíhá spíše podle teploty než podle kalendáře. "Při použití hmyzu k odhadu posmrtného intervalu ve skutečnosti odhadujeme věk červů a z toho extrapolujeme," říká Bucheli. "Měříme porodnost hmyzu kumulovanými hodinami [součet průměrné hodinové teploty], takže pokud znáte teplotu a růstový cyklus mouchy, můžete odhadnout věk mouchy do hodiny nebo dvou."

Pokud ne, odhady doby smrti na základě informací o kolonizaci hmyzem mohou být velmi nepřesné a zavádějící. Nakonec se však Bucheli domnívá, že kombinace dat o hmyzu s mikrobiologií by mohla pomoci zpřesnit odhady a případně poskytnout další cenné informace o okolnostech smrti.

Každý druh, který navštíví mrtvolu, má jedinečný repertoár střevních mikrobů a různé druhy půdy pravděpodobně obsahují odlišná bakteriální společenství, jejichž složení je pravděpodobně určeno faktory, jako je teplota, vlhkost a typ a struktura půdy.

Všechny tyto mikroby se mísí a mísí v kadaverózním ekosystému. Mouchy, které přistanou na mrtvole, na ni nejen uloží vajíčka, ale také přijmou část bakterií, které tam najdou, a některé nechají vlastní. A zkapalněné tkáně prosakující z těla umožňují výměnu bakterií mezi mrtvolou a půdou pod nimi.

Když odebírají vzorky z mrtvol, Bucheli a Lynne detekují bakterie pocházející z kůže na těle a z much a mrchožroutů, které ji navštěvují, a také z půdy. "Když se tělo vyčistí, začnou vycházet střevní bakterie a větší část z nich vidíme mimo tělo," říká Lynne.

Lindgren a Bucheli našli škorpióna, Panorpa nuptialis, živící se mozkovými tekutinami pitevním řezem. Fotografie: Natalie Lindgrenová

Každé mrtvé tělo má tedy pravděpodobně jedinečný mikrobiologický podpis a tento podpis se může časem měnit podle přesných podmínek scény smrti. Lepší pochopení složení těchto bakteriálních komunit, vztahů mezi nimi a toho, jak se navzájem ovlivňují v průběhu rozkladu, by jednoho dne mohlo forenzním týmům pomoci dozvědět se více o tom, kde, kdy a jak člověk zemřel.

Například detekce sekvencí DNA, o nichž je známo, že jsou pro konkrétní organismus nebo typ půdy v mrtvole jedinečné, by mohla vyšetřovatelům na místě činu pomoci spojit tělo oběti vraždy s konkrétní geografickou polohou nebo ještě více zúžit pátrání po stopách, např. konkrétní pole v dané oblasti.

"Bylo několik soudních případů, kdy forenzní entomologie skutečně obstála a poskytla důležité části skládačky," říká Bucheli. "Bakterie mohou poskytnout další informace a mohou se stát dalším nástrojem pro upřesnění odhadů [doby smrti]." Doufám, že asi za 5 let můžeme začít používat bakteriální data ve studiích. “

Za tímto účelem bude klíčových více znalostí o lidském mikrobiomu a o tom, jak se mění v průběhu života člověka - a poté, co zemřel. Výzkumníci jsou zaneprázdněni katalogizací bakteriálních druhů v a na lidském těle a studují, jak se bakteriální populace liší mezi jednotlivci. "Rád bych měl soubor dat od života k smrti," říká Bucheli. "Rád bych se setkal s dárcem, který by mi umožnil odebrat vzorky bakterií, dokud jsou naživu, během jejich procesu smrti a zatímco se rozkládají."

Rozkládající se tělo výrazně mění chemii půdy pod ním, což způsobuje změny, které mohou přetrvávat roky. Čištění uvolňuje živiny do podkladové půdy a migrace červů přenáší velkou část energie v těle do širšího prostředí. Nakonec celý proces vytvoří „ostrov rozkladu mrtvol“, vysoce koncentrovanou oblast organicky bohaté půdy. Mrtvola nejen uvolňuje živiny do širšího ekosystému, ale také přitahuje další organické materiály, jako je mrtvý hmyz a fekálie z větších zvířat.

Podle jednoho odhadu se průměrné lidské tělo skládá z 50–75% a každý kilogram suché tělesné hmotnosti nakonec uvolní do půdy 32 g dusíku, 10 g fosforu, 4 g draslíku a 1 g hořčíku. Zpočátku část podkladové a okolní vegetace odumírá, možná kvůli toxicitě dusíku nebo kvůli antibiotikům nalezeným v těle, které jsou vylučovány larvami hmyzu, když se živí masem.

V konečném důsledku je však rozklad pro ekosystém prospěšný - mikrobiální biomasa na ostrově rozkladu mrtvol je větší než v jiných blízkých oblastech, červy hlístic se také stávají hojnějšími a život rostlin rozmanitější. Další výzkum toho, jak rozkládající se těla mění ekologii jejich okolí, může poskytnout nový způsob hledání obětí vražd, jejichž těla byla pohřbena v mělkých hrobech.

"Četl jsem článek o létajících dronech nad poli plodin, abych zjistil, do kterých z nich by bylo nejlepší zasadit," říká Daniel Wescott, ředitel Centra forenzní antropologie na Texaské státní univerzitě v San Marcos. "Zobrazovali téměř infračerveně a ukázali, že organicky bohaté půdy mají tmavší barvu než ostatní."

Wescott, antropolog specializující se na strukturu lebky, spolupracuje s entomology a mikrobiology, aby se dozvěděl více o rozkladu. Mezi jeho spolupracovníky je Javan, který byl zaneprázdněn analýzou vzorků mrtvé půdy odebrané ze zařízení v San Marcos.

V poslední době začal Wescott používat mikro-CT skener k analýze mikroskopické struktury kostí, které jsou přivezeny zpět do laboratoře z tělesné farmy San Marcos. Spolupracuje také s počítačovými inženýry a pilotem, který dron obsluhuje a používá jej k pořizování leteckých snímků zařízení.

"Díváme se na čisticí tekutinu, která vychází z rozkládajících se těl," říká. "Říkal jsem si, že pokud zemědělci dokážou spatřit organicky bohatá pole, možná náš malý dron zachytí i ostrovy rozkladu mrtvol."

Kromě toho může analýza hrobové půdy nakonec poskytnout další možný způsob odhadu doby smrti. A 2008 study of the biochemical changes that take place in a cadaver decomposition island showed that the soil concentration of lipid-phosphorous leaking from a cadaver peaks at around 40 days after death, whereas those of nitrogen and extractable phosphorous peak at 72 and 100 days, respectively. With a more detailed understanding of these processes, analyses of grave soil biochemistry could one day help forensic researchers to estimate how long ago a body was placed in a hidden grave.

Another reason why estimating time of death can be extremely difficult is because the stages of decomposition do not occur discretely, but often overlap, with several taking place simultaneously, and because the rate at which it proceeds can vary widely, depending largely on temperature. Once maggot migration has ended, the cadaver enters the last stages of decay, with just the bones, and perhaps some skin, remain. These final stages of decomposition, and the transition between them, are difficult to identify, because there are far fewer observable changes than at earlier stages.

In the relentless dry heat of the Texas summer, a body left to the elements will mummify rather than decompose fully. The skin will quickly lose all of its moisture, so that it remains clinging to the bones when the process is complete.

The speed of the chemical reactions involved doubles with every 10°C rise in temperature, so a cadaver will reach the advanced stage after 16 days at an average daily temperature of 25°C, and after 80 days at an average daily temperature of 5°C.

The ancient Egyptians knew this. In the pre-dynastic period, they wrapped their dead in linen and buried them directly in the sand. The heat inhibited the activity of microbes, while burial prevented insects from reaching the bodies, and so they were extremely well preserved. Later on, they began building increasingly elaborate tombs for the dead, in order to provide even better for their afterlife, but this had the opposite of the intended effect, hastening the decomposition process, and so they invented embalming and mummification.

Morticians study the ancient Egyptian embalming method to this day. The embalmer would first wash the body of the deceased with palm wine and Nile water, remove most of the internal organs through an incision made down the left-hand side, and pack them with natron, a naturally-occurring salt mixture found throughout the Nile valley. He would use a long hook to pull the brain out through the nostrils, then cover the entire with body with natron, and leave it to dry for forty days.

Initially, the dried organs were placed into canopic jars that were buried alongside the body later, they were wrapped in linen and returned to the body. Finally, the body itself was wrapped in multiple layers of linen, in preparation for burial.

Skeletonised human remains near the entrance to the Forensic Anthropology Center at Texas State University in San Marcos, TX. Photograph: Mo Costandi

Living in a small town, Williams has worked on many people she knew, or even grew up with – friends who overdosed, committed suicide, or died texting at the wheel. And when her mother died four years ago, Williams did some work on her, too, adding the final touches by making up her face: “I always did her hair and make-up when she was alive, so I knew how to do it just right.”

She transfers John to the prep table, removes his clothes and positions him, then takes several small bottles of embalming fluid from a wall cupboard. The fluid contains a mixture of formaldehyde, methanol and other solvents it temporarily preserves the body’s tissues by linking cellular proteins to each other and ‘fixing’ them into place. The fluid kills bacteria and prevents them from breaking down the proteins and using them as a food source.

Williams pours the bottles’ contents into the embalming machine. The fluid comes in an array of colours, each matching a different skin tone. Williams wipes the body with a wet sponge and makes a diagonal incision just above his left collarbone. She ‘raises’ the carotid artery and subclavian vein from the neck, ties them off with pieces of string, then pushes a cannula into the artery and small tweezers into the vein to open up the vessels.

Next, she switches the machine on, pumping embalming fluid into the carotid artery and around the body. As the fluid goes in, blood pours out of the incision, flowing down along the guttered edges of the sloped metal table and into a large sink. Meanwhile, she picks up one of his limbs to massage it gently. “It takes about an hour to remove all the blood from an average-sized person and replace it with embalming fluid,” Williams says. “Blood clots can slow it down, so massaging breaks them up and helps the flow of the embalming fluid.”

Once all the blood has been replaced, she pushes an aspirator into John’s abdomen and sucks the fluids out of the body cavity, together with any urine and faeces that might still be in there. Finally, she sews up the incisions, wipes the body down a second time, sets the facial features, and re-dresses it. John is now ready for his funeral.

Embalmed bodies eventually decompose too, but exactly when, and how long it takes, depends largely on how the embalming was done, the type of casket in which the body is placed, and how it is buried. Bodies are, after all, merely forms of energy, trapped in lumps of matter waiting to be released into the wider universe. In life, our bodies expend energy keeping their countless atoms locked in highly organized configurations, staying composed.

According to the laws of thermodynamics, energy cannot be created or destroyed, only converted from one form to another, and the amount of free energy always increases. In other words, things fall apart, converting their mass to energy while doing so. Decomposition is one final, morbid reminder that all matter in the universe must follow these fundamental laws. It breaks us down, equilibrating our bodily matter with its surroundings, and recycling it so that other living things can put it to use.


15 basic human biology facts

1. The human body has 12 systems

The 12 human body systems are the cardiovascular system, the digestive system, the endocrine system, the immune system, the integumentary system, the lymphatic system, the muscular system, the nervous system, the reproductive system, the respiratory system, the skeletal system, and the urinary system.

All of these systems work together to ensure that our bodies work correctly:

  • The cardiovascular (or circulatory) system transports blood, oxygen, and nutrients throughout the body.
  • The digestive system takes in and processes food.
  • The endocrine system produces hormones that regulate metabolism, growth and development, tissue function, sexual reproduction, sleep, and mood.
  • The immune system fights infection.
  • The integumentary system protects the body from outside damage.
  • The lymphatic system connects the lymph nodes in our bodies and helps the circulatory and immune systems.
  • The muscular system allows us to move.
  • The nervous system transmits signals through the body and controls voluntary and involuntary actions.
  • The reproductive system allows us to have sex and children.
  • The respiratory system enables us to take in oxygen and expel carbon dioxide as we breathe.
  • The skeletal system gives our bodies a framework and supports the systems.
  • The urinary system expels waste.

All of these are only some of the main functions of each system, but each system performs many others.

2. There are four blood groups: A, B, AB, and O

Your lettered blood type is determined by which antibodies are in your plasma and which antigens are found on your red blood cells. Antibodies are blood proteins, while antigens are substances that activate an immune response and control what enters and exits a cell. Each blood group can be either positive or negative, resulting in eight possible blood types. The +/- part of a person’s blood type is determined by the presence (or absence) of a third antigen called the Rh factor.

Our bodies can handle blood without the presence of an antigen that we usually have, but cannot handle the introduction of a new antigen into the circulatory system. That’s why people with O- blood are known as universal donors anyone can use O- blood. People with AB+ blood, on the other hand, are universal recipients they have every antigen in their blood already.

3. Our DNA is stored in 23 pairs of chromosomes within the nucleus of every cell in our body

DNA has 23 pairs of chromosomes and exists in the nucleus of every cell in our body.

Each cell has a full set of chromosomes which contain all the genetic material needed to determine the makeup of our entire bodies. That’s why cloning of animals can be done with just one cell. All the genetic material that defines us is inside each and every cell of our body, from our hair follicles to toenails.

4. Our immune system fights off infection mostly through the use of antibodies and microphages

Antibodies actually fight infection by killing the virus or foreign bacteria, while microphages are white blood cells that surround and contain the foreign cells (or other objects) to prevent the spread of disease.

5. There are more non-human cells in our body than human ones

There are ten times more bacteria cells in our bodies than our own human cells. These bacteria are harmless or even help us perform key bodily functions, such as digestion. Even our DNA itself isn’t all from human evolution. Human DNA includes the genes from at least eight retroviruses that were absorbed into our own genetic code at some point. The viral genes in our DNA now perform important functions, especially related to reproduction.

6. We have more than five senses (and each has its own sensory organ or specialized receptors)

While we typically think of the traditional five senses of touch, taste, hearing, vision, and smell, our bodies can actually sense many other things. Some of the most important senses include:

  1. Vision
  2. Sluch
  3. Čich
  4. Chuť
  5. Dotek
  6. Zůstatek
  7. Temperature (spatial body awareness, aka why you can touch your nose with your eyes shut)
  8. Bolest

Each is associated with its own organ (taste with the tongue, smell with the nose) or sensory receptor (the skin contains separate touch, temperature, and pain receptors).

7. Our appendix does actually still have a purpose

We have long thought that the appendix was simply the result of evolution—a body part that once had a purpose, but that no longer does anything other than occasionally get infected.

Research has revealed, though, that the appendix actually serves as an important place for the bacteria in the digestive system to rest and reproduce. You can definitely live without it (so don’t worry if yours has been removed!), but when it’s still a part of your system, the appendix can be a real help.

8. Nearsightedness and farsightedness are caused by defects in the shape of our eyeballs

Nearsightedness, or myopia, is caused by a greater curve in the cornea of the eye or by an elongation of the eyeball. Farsightedness, or hyperopia, is caused by a corneal curve that is too small or by a having a short eyeball. Some evidence indicates that nearsightedness is genetic.

9. Vaccines safely help the body to recognize and fight off infections later in life

By injecting the body with dead virus cells, we activate an immune system response to the virus without actually catching the disease. This allows our bodies to create antibodies to fight off the infection if we are ever exposed to it. That’s why sometimes people get a fever as a side effect of a vaccine. They’re not catching the disease, however: the body is simply practicing how it would kill that virus if it ever came into the body (and fever is an important part of that).

10. We still aren’t 100% sure why people yawn

Many scientists today think that yawning is a way to keep our brains alert in times of stress, but exactly why that happens or what the yawn does to help our body isn’t 100% clear. That could be why they are contagious we are alerted to a potential stressor by another person. Others believe that yawns are a reaction to being tired, as a way to reengage. Yawning may help us get more oxygen to help our brains perform better, or it may cool down the brain, which gets hotter in times of stress. We still aren’t exactly sure what role yawning serves in human biology.

11. The red color of our blood is caused by the shape of the structure created when iron and oxygen bond with hemoglobin

Many people assume that blood is red simply because of all the iron in it, much like the reason rust is red. That’s actually not entirely accurate. The red color is created because the iron is bound in a ring of atoms in hemoglobin called porphyrin. This structure has a shape that makes the blood appear red. When oxygen is bound to the porphyrin ring, it changes the shape, making our red blood cells appear as an even more vivid shade of red.

12. The brain works harder while we are asleep than during the day when we are awake

Many people assume that sleep helps the brain rest, but our brains are actually busier during slumber. When we sleep and dream, our brains carry out important functions that they cannot perform while focusing on movement and conscious thought. During sleep, our brains process things we learned and emotions we felt during waking hours and saves them in our memory. That’s why sleep is so important to learning.

Reminder: Be sure you're getting enough sleep daily!

13. The liver has over 500 functions.

Our liver doesn’t just filter toxins from the blood. It does much more to keep our bodies healthy. Some of its other important functions include creating bile that breaks down fat and carries away waste, producing cholesterol, regulating blood clotting, processing hemoglobin, and so much more. As you can see, the liver is vital to our health, so treat it well.

14. Sunburn doesn’t just increase your risk of skin cancer it also damages blood vessels

A moderate sunburn can do long-term damage to the blood vessels in your skin, making it more difficult for the affected skin to heal and stay healthy. It can actually take four to fifteen months for these capillaries and small arteries and veins to return to a normal condition.

15. All body parts can repair themselves (except teeth)

Innate human biology allows us to repair ourselves pretty easily for the most part. While any serious damage to the body can take a long time to heal, all of our body parts have the ability to start healing and regenerating on their own—except teeth. Since the enamel of teeth is not a living tissue, it cannot regenerate, even if the injury goes deep enough to damage the living part of the tooth. That’s why a chipped tooth always takes a visit to the dentist to be entirely fixed.


Why Do We Need Oxygen?

Humans breathe approximately 432 liters of oxygen per day, and that oxygen helps the tissues in the human body function properly. The body needs approximately 352.8 liters of oxygen per day when the body is at rest.

Humans need oxygen to provide nutrients to all of the cells in their bodies. If tissues and cells go without oxygen, then they begin to die quickly. For example, brain cells can only go without oxygen for three minutes before they begin to die. After three minutes of no oxygen, permanent brain damage begins to spread throughout the brain's tissues.

The body also needs energy in order to function properly. The human body uses the compound ATP for chemical energy for all of its cells and tissues. Cells must synthesize the ATP that they need in order to function properly, and they do so through a variety of biochemical pathways inside the cell. Each cell in the human body has the ability to create ATP during aerobic periods and during anaerobic periods of time. During both of these periods in the body, cells utilize glucose to create molecules of ATP. One side reaction that occurs during the synthesis of ATP provides the body with excess hydrogen ions. These ions go to the mitochrondria in the cell and utilize oxygen from the air humans breathe to form electron transport chains that power the synthesis of ATP. Without oxygen, humans cannot synthesize enough ATP to keep their cells alive.


Intro to Human Body 46 Bi

The human body begins to take shape during the earliest stages of embryonic development. While the embryo is a tiny hallow ball of dividing cells, it begins forming the tissues and organs that compose the human body. By the end of its third week, human embryo has bilateral symmetry (a body plan in which the left and right sides mirror each other) and is developing vertebrate characteristics that will support an upright body.

OBJECTIVES: Define Anatomy and Physiology, and explain how they are related. List and describe the major characteristics of life. Define homeostasis, and explain its importance to survival. Describe a Homeostatic Mechanism.List and describe the four types of tissues that make up the human body. Explain how tissues, organs, and organ systems are organized. Summarize the functions of the primary organ systems in the human body. Name and locate four human body cavities, and describe the organs that each contain. Properly use terms that describe relative positions, body sections, and body regions.

1. The human body is a precisely structured container of Chemical Reactions.

2. Biology is the Study of Living Things including the Study of the Human Body.

3. The Study of BODY STRUCTURE, which includes Size, Shape, Composition, and perhaps even Coloration, is called ANATOMY.

4. The Study of HOW the BODY FUNCTIONS je nazýván PHYSIOLOGY.

5. The purpose of this course is to enable you to gain an understanding of Anatomy and Physiology with the emphasis on Normal Structure and Function. You will examine the anatomy and physiology of the major body systems.

A. The Chemicals that make up the body may be divided into TWO major categories: INORGANIC AND ORGANIC.

B. INORGANIC CHEMICALS are usually simple molecules made of one or more elements other than CARBON. Examples: Water, Oxygen, Carbon Dioxide (an exception), and Minerals such as iron, calcium, and sodium.

C. ORGANIC CHEMICALS are often VERY Complex and ALWAYS CONTAIN THE ELEMENTS CARBON AND HYDROGEN. Examples: Carbohydrates, Fats, Proteins, and Nucleic Acids.

A. The SMALLEST LIVING UNITS OF STRUCTURE AND FUCTION ARE CELLS.

B. Cells are the smallest living subunits of a multicellular organism such as a human being.

C. There are many different types of cells each is made of chemicals and carries out specific chemical reactions.

A. A Tissue is a group of cells with similar structure and function.

B. There are FOUR Groups of Tissue.

C. EPITHELIAL TISSUE – Cover or line body surfaces some are capable of producing secretions with specific functions. The outer layer of the Skin and Sweat Glands are examples of Epithelial Tissue.

D. CONNECTIVE TISSUE – Connects and supports parts of the body some transport or store materials. Blood, Bone, and Adipose Tissue (Fat) are examples.

E. MUSCLE TISSUE – Specialized for CONTRACTION, which brings about movement. Our Skeleton Muscles and the Heart are examples.

F. NERVE TISSUE – Specialized to generate and transmit Electrochemical Impulses that regulate body functions. The Brain and Optic Nerves are examples.

A. An Organ is a group of TWO or more different types of Tissues precisely arranged so as to accomplish Specific Functions and usually have recognizable shape.

B. Heart, Brain, Kidneys, Liver, Lungs are Examples.

5. ORGAN SYSTEMS (System Level)

A. An Organ System is a group of organs that all contribute to a Particular Function.

B. Examples are the Circulatory, Respiratory, and Digestive Systems.

C. Each organ system carries out its own specific function, but for the organism to survive the organ systems must work together- this is called INTEGRATION OF ORGAN SYSTEM.

B. ALL the Organ Systems of the body functioning with one another constitute the TOTAL ORGANISM – ONE LIVING INDIVIDUAL.

LIFE PROCESSES or CHARACTERISTICS OF LIFE

1. All living organisms carry on certain processes that set them apart from nonliving things.

2. The Following are Several of the more important life processes of Humans:

A. METABOLISM is the sum of all the chemical reactions that occur in the body. One phase of Metabolism called CATABOLISM provides the ENERGY needed to sustain life by BREAKING DOWN substances such as food molecules. The other phase called ANABOLISMUS uses the energy from catabolism to MAKE various substances that form body structures and enable them to function.

B. ASSIMILATION is the changing of Absorbed substances into forms that are chemically different from those that entered body fluids.

C. REPONSIVNESS is the ability to Detect and Respond to changes Outside or Inside the Body. Seeking Water to quench thirst is a response to water loss from body tissue.

D. MOVEMENT includes motion of the whole body, individual organs, single cells, or even structures inside cells.

E. GROWTH refers to an Increase in Body Size. It may be due to an increase in the size of existing cells, the number of cells, or the amount of substance surrounding cells. It occurs whenever an organism produces new body materials faster than old ones are worn out or replaced.

F. DIFFERENTIATION is the process whereby unspecialized cells become specialized cells. Specialized Cells differ in Structure and Function from the cells from which they originated.

G. REPRODUKCE refers either to the formation of new cells for Growth, Repair, or Replacement or to the making of a New Individual.

H. Others Include:
Dýchání – obtaining Oxygen.
Trávení – Chemically and Mechanically breaking down food substances.
Vstřebávání – The passage of substances through certain membranes.
Oběh – the movement of substances within the body in Body Fluids.
Vylučování – Removal of wastes that the body produces.

MAINTENANCE OF LIFE OR SURVIVAL NEEDS

1. The structures and functions of almost all body parts help maintain the Life of the Organism. The ONLY Exceptions are an Organisms Reproductive Structures, which ensure that its species will continue into the future.

2. Life requires certain Environmental Factors, including the Following:

A. VODA – this is the most abundant chemical in the body and it is required for many Metabolic Processes and provides the environment in which Most of them take place. Water also transports substances within the organism and is important in regulating body temperature.

B. JÍDLO – the Substances that provide the body with necessary Chemicals (Nutrients) in addition to Water. Food is used for Energy, supply the raw materials for building new living matter, and still others help regulate vital chemical reactions.

C. KYSLÍK – It is required to release Energy from food substances. This energy, in turn, drives metabolic processes. Approximately 20% of the air be breathe is oxygen.

D. HEAT (BODY TEMPERATURE) – a form of energy, it is a product of Metabolic Reactions. Normal Body Temperature is around 37 C or 98 F. both low or high body temperatures are dangerous to the organism.

E. PRESSURE (ATMOSPHERIC) – Necessary for our Breathing.

PRINCPAL ORGAN SYSTEMS OF THE HUMAN BODY (TABLE 46-1)

1. INTEGUMENTARY SYSTEM

A. The Skin and Structures derived from it, such as hair, nails, and sweat and oil glands.

B. Is a barrier to pathogens and chemicals (Protects the body), Helps regulate body temperature, Eliminates waste, Helps synthesize vitamin D, and receives certain stimuli such as Temperature, Pressure, and Pain.

A. All the Bones of the body (206), their associated Cartilage, and the Joints of the Body.

B. Bones Support and Protect the body, assist in body movement, They also house cells that produce blood cells, and they store minerals.

A. Specifically refers to Skeletal Muscle Tissue and Tendons.

B. Participates in bringing about movement, maintaining posture, and produces heat.

4. CIRCULATORY A nd CARDIOVASCULAR SYSTEM

A. The Heart, Blood and Blood Vessels.

B. Transports oxygen and nutrients to tissues and removes waste.

5. LYMPHATIC SYSTEM- Sometimes included with the Immune System or Circulatory System becuase it works closely with Both Systems.

A. The Lymph, Lymphatic Vessels, and Structures or Organs (Spleen and Lymph Nodes) containing Lymph Tissue.

B. Cleans and Returns tissue fluid to the blood and destroys pathogens that enter the body.

A. The Brain, Spinal Cord, Nerves, and Sense Organs, such as the eye and ear.

B. Interprets sensory information, Regulates body functions such as movement by means of Electrochemical Impulses.

A. ALL Hormone producing Glands and Cells such as the Pituitary Gland, Thyroid Gland, and Pancreas.

B. Regulates body functions by means of Hormones.

8. RESPIRATORY SYSTEM

A. The Lungs and a series of associated passageways such as the Pharynx (Throat), Larynx (Voice Box), Trachea (Windpipe), and Bronchial Tubes leading into and out of them.

B. Exchange oxygen and carbon dioxide between the air and blood.

A. A long tube called the Gastrointestinal (GI) Tract and associated organs such as the Salivary Glands, Liver, Gallbladder, and Pancreas.

B. Breaks down and absorbs food for use by cells and eliminates solid and other waste.

10. URINARY And EXCRETORY SYSTEMS

A. The Kidneys, Urinary Bladder, and Urethra that together produce, store, and eliminate Urine.

B. Removes waste products from the blood and regulates volume and pH of blood.

A. The Immune System Consists of Several Organs, as well as White Blood Cells in the Blood and Lymph.
Includes the Lymph Nodes, Spleen, Lymph Vessels,Blood Vessels, Bone Marrow, and White Blood Cells (Lymphocytes).

B. Provides protection against Infection and Disease.

12. REPRODUCTIVE SYSTEM

A. Organs that produce, store, and transport reproductive cells (Sperm and Eggs).

B. Produces eggs and sperm, in women, provides a site for the developing embryo-fetus.


Overview of Body Systems

All body systems are necessary for a complex organism to be able to survive and reproduce. Tento article will focus on the systems of the human body similar systems are required by all animals, but the details of how they accomplish their tasks may vary.

Functions that must be performed by an animal to stay alive include:

  • Absorbing oxygen for use in cellular respiration
  • Excreting carbon dioxide produced during cellular respiration
  • Ingesting and processing food to obtain sugars and other nutrients.
  • Transporting necessary substances, such as oxygen and nutrients, to all cells in the body
  • Clearing toxic waste products from the body.
  • Responding to changes in the environmental conditions
  • Protecting the organs from the environment.
  • Fighting pathogens

Additionally, for a species to survive, its individuals must be able to reproduce.

How do our organs and tissues work together as systems to accomplish these tasks?


Obsah

Lidské tělo může nejlépe podávat hladinu moře [6], kde je atmosférický tlak 101 325 Pa nebo 1013,25 milibarů (nebo 1 atm, podle definice). Koncentrace kyslíku (O2) ve vzduchu hladiny moře je 20,9%, takže parciální tlak O2 (pO2) je 21,136 kPa. U zdravých jedinců to nasycuje hemoglobin, červený pigment vázající kyslík v červených krvinkách. [7]

Atmosférický tlak exponenciálně klesá s nadmořskou výškou, zatímco O2 frakce zůstává konstantní na přibližně 100 km (62 mi), takže pO2 klesá exponenciálně také s nadmořskou výškou. Je to asi polovina hodnoty jeho hladiny moře v 5 000 m (16 000 stop), nadmořské výšce základního tábora Everestu, a jen třetina v 8 848 m (29 029 stop), vrchol Mount Everestu. [8] Když pO2 kapky, tělo reaguje výškovou aklimatizací. [9]

Horská medicína rozpoznává tři výškové oblasti, které odrážejí snížené množství kyslíku v atmosféře: [10]

  • Vysoká nadmořská výška = 1 500–3 500 metrů (4 900–11 500 stop)
  • Velmi vysoká nadmořská výška = 3 500–5 500 metrů (11 500–18 000 stop)
  • Extrémní nadmořská výška = nad 5500 metrů (18000 stop)

Cestování do každé z těchto výškových oblastí může vést ke zdravotním problémům, od mírných příznaků akutní horské nemoci až po potenciálně smrtelný výškový plicní edém (HAPE) a výškový mozkový edém (HACE). Čím vyšší nadmořská výška, tím větší riziko. [11] Expediční lékaři běžně zásobují zásobu dexamethasonu, aby mohli tyto stavy ošetřit na místě. [12] Výzkum také naznačuje zvýšené riziko trvalého poškození mozku u lidí stoupajících do výše 5500 m (18 045 stop). [13]

Lidé přežili dva roky ve výšce 5 950 m (19 520 stop, 475 milibarů atmosférického tlaku), což je nejvyšší zaznamenaná trvale tolerovatelná nadmořská výška a nejvyšší známé trvalé osídlení La Rinconada je 5 100 m (16 700 stop). [14]

Ve výškách nad 7 500 m (24 600 stop, 383 milibarů atmosférického tlaku) je spánek velmi obtížný, trávení jídla je téměř nemožné a riziko HAPE nebo HACE se výrazně zvyšuje. [11] [15] [16]

Úprava zóny smrti

Zóna smrti v horolezectví (původně smrtící zóna) byl poprvé počat v roce 1953 Edouardem Wyss-Dunantem, švýcarským lékařem a alpinistou. [17] Vztahuje se na nadmořské výšky nad určitým bodem, kde je množství kyslíku nedostatečné k tomu, aby udrželo lidský život po delší časové období. Tento bod je obecně označen jako 8 000 m (26 000 stop, méně než 356 milibarů atmosférického tlaku). [18] Všech 14 vrcholů v zóně smrti nad 8 000 m, nazývaných osmitisícové, se nachází v pohoří Himálaj a Karakoram.

Mnoho úmrtí ve vysokohorských horolezectvích bylo způsobeno účinky zóny smrti, buď přímo ztrátou životních funkcí, nebo nepřímo špatnými rozhodnutími učiněnými ve stresu nebo fyzickým oslabením vedoucím k nehodám. V zóně smrti se lidské tělo nemůže aklimatizovat. Delší pobyt v zóně smrti bez doplňkového kyslíku bude mít za následek zhoršení tělesných funkcí, ztrátu vědomí a nakonec smrt. [2] [3] [4]

Dlouhodobé efekty Upravit

V roce 2021 studie ukázaly, že přibližně 81,6 milionu lidí, kteří žijí v nadmořských výškách nad 2500 metrů (8200 stop), se přizpůsobilo nižším hladinám kyslíku. [19] Tyto úpravy jsou zvláště výrazné u lidí žijících v Andách a Himálaji. Ve srovnání s aklimatizovanými nově příchozími mají původní andské a himálajské populace lepší okysličení při narození, zvětšené objemy plic po celý život a vyšší kapacitu pro cvičení. Tibeťané prokazují trvalé zvyšování průtoku krve mozkem, nižší koncentraci hemoglobinu a menší náchylnost k chronické horské nemoci (CMS). Tyto úpravy mohou odrážet delší historii osídlení ve vysokých nadmořských výškách v těchto regionech. [20] [21]

Nižší úmrtnost na kardiovaskulární onemocnění je pozorována u obyvatel ve vyšších nadmořských výškách. [22] Podobně existuje vztah mezi dávkou a reakcí mezi zvyšující se nadmořskou výškou a snižujícím se výskytem obezity ve Spojených státech. [23] To není vysvětleno samotnou migrací. [24] Na druhé straně lidé žijící ve vyšších nadmořských výškách mají ve Spojených státech také vyšší míru sebevražd. [25] Korelace mezi zvýšením a rizikem sebevraždy byla přítomna, i když vědci kontrolují známé rizikové faktory sebevraždy, včetně věku, pohlaví, rasy a příjmu. Výzkum také ukázal, že hladiny kyslíku pravděpodobně nebudou faktorem, vzhledem k tomu, že neexistuje žádný náznak zvýšených poruch nálady ve vysokých nadmořských výškách u osob se spánkovou apnoe nebo u silných kuřáků ve vysoké nadmořské výšce. Příčina zvýšeného rizika sebevraždy zatím není známa. [25]

Lidské tělo se dokáže přizpůsobit vysoké nadmořské výšce okamžitou i dlouhodobou aklimatizací. Ve vysokých nadmořských výškách krátkodobě nedostatek kyslíku pocítí krční těla, což způsobí zvýšení hloubky a rychlosti dýchání (hyperpnoe). Hyperpnoe však také způsobuje nepříznivý účinek respirační alkalózy a brání dýchacímu centru ve zvýšení rychlosti dýchání, jak by bylo zapotřebí. Neschopnost zvýšit dechovou frekvenci může být způsobena nedostatečnou reakcí karotického těla nebo plicním nebo renálním onemocněním. [1] [26]

Ve vysoké nadmořské výšce navíc srdce bije rychleji, objem mrtvice se mírně sníží [27] a potlačí se nepodstatné tělesné funkce, což má za následek snížení účinnosti trávení potravy (protože tělo potlačuje trávicí systém ve prospěch zvýšení jeho kardiopulmonální rezervy). [28]

Plná aklimatizace vyžaduje dny nebo dokonce týdny. Tělo postupně kompenzuje respirační alkalózu renálním vylučováním hydrogenuhličitanu, což umožňuje adekvátní dýchání pro zajištění kyslíku bez rizika alkalózy. Trvá to asi čtyři dny v jakékoli dané nadmořské výšce a může být vylepšeno léky, jako je acetazolamid. [26] Nakonec tělo prochází fyziologickými změnami, jako je nižší produkce laktátu (protože snížený rozklad glukózy snižuje množství vytvořeného laktátu), snížený objem plazmy, zvýšený hematokrit (polycytémie), zvýšená hmotnost červených krvinek, vyšší koncentrace kapilár v kosterním svalu tkáň, zvýšený myoglobin, zvýšené mitochondrie, zvýšená koncentrace aerobních enzymů, zvýšení 2,3-BPG, hypoxická plicní vazokonstrikce a hypertrofie pravé komory. [1] [29] Tlak v plicnici se zvyšuje ve snaze okysličit více krve.

Plné hematologické adaptace na vysokou nadmořskou výšku je dosaženo, když nárůst červených krvinek dosáhne plató a zastaví se. Délku plné hematologické adaptace lze přiblížit vynásobením nadmořské výšky v kilometrech 11,4 dne. Například přizpůsobit se výšce 4 000 metrů (13 000 stop) by vyžadovalo 45,6 dne. [30] Horní výškový limit tohoto lineárního vztahu nebyl plně stanoven. [5] [14]

I když se aklimatizuje, dlouhodobé vystavení vysoké nadmořské výšce může interferovat s těhotenstvím a způsobit nitroděložní omezení růstu nebo preeklampsii. [31] Vysoká nadmořská výška způsobuje snížený průtok krve placentou, a to i u aklimatizovaných žen, což zasahuje do růstu plodu. [31] V důsledku toho se zjistilo, že děti narozené ve vysokých nadmořských výškách se rodí v průměru kratší než děti narozené na hladině moře. [32]

Pro sportovce má vysoká nadmořská výška dva protichůdné účinky na výkon. U výbušných událostí (sprinty do 400 metrů, skok do dálky, trojskok) znamená snížení atmosférického tlaku menší odpor atmosféry a výkon sportovce bude obecně lepší ve vysokých nadmořských výškách. [33] U vytrvalostních akcí (závody na 800 a více metrů) je převládajícím efektem snížení kyslíku, což obecně snižuje výkon sportovce ve vysoké nadmořské výšce. Sportovní organizace uznávají účinky nadmořské výšky na výkon: například řídící orgán atletického sportu World Athletics rozhodl, že výkony dosažené v nadmořské výšce větší než 1 000 metrů budou schváleny pro rekordní účely, ale budou mít označení „ A “, což znamená, že byly umístěny ve výšce. Letní olympijské hry 1968 se konaly ve výšce v Mexico City. Většina krátkých rekordů ve sprintu a skoku tam byla stanovena ve výšce. Další rekordy byly také stanoveny v nadmořské výšce v očekávání těchto olympijských her. Rekord Boba Beamona ve skoku dalekém držel téměř 23 let a byl překonán pouze jednou bez nadmořské výšky nebo pomoci větru. Mnoho dalších rekordů v Mexico City bylo později překonáno značkami stanovenými ve výšce.

Sportovci mohou také využít výhody výškové aklimatizace ke zvýšení svého výkonu. [9] Stejné změny, které pomáhají tělu vyrovnat se s vysokou nadmořskou výškou, zvyšují výkon zpět na hladinu moře. To však nemusí vždy platit. Jakékoli pozitivní aklimatizační efekty mohou být negovány de-tréninkovým efektem, protože sportovci obvykle nejsou schopni cvičit s takovou intenzitou ve vysokých nadmořských výškách ve srovnání s hladinou moře. [34]

Toto hlavolam vedlo k vývoji modality výškového tréninku známého jako „Live-High, Train-Low“, kdy sportovec tráví mnoho hodin denně odpočinkem a spánkem v jedné (vysoké) nadmořské výšce, ale vykonává významnou část svého tréninku, možná všechno, v jiné (nižší) nadmořské výšce. Série studií provedených v Utahu na konci devadesátých let ukázala významné zvýšení výkonu u sportovců, kteří takový protokol dodržovali několik týdnů. [34] [35] Další studie z roku 2006 ukázala nárůst výkonu pouze při provádění některých cvičení ve vysoké nadmořské výšce, přesto při pobytu na hladině moře. [36]

Účinek výškového tréninku zvyšujícího výkon může být způsoben zvýšeným počtem červených krvinek, [37] efektivnějším tréninkem [38] nebo změnami fyziologie svalů. [39] [40]


Podívejte se na video: Kosterní soustava (Leden 2022).