5-1植物體內的運輸

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1 5-1 植物體內的運輸 水分和無機鹽類的運輸 木質部 ( 單方向運送 ) 一 毛細作用 1. 內聚力 : 水分子間以氫鍵形成強大內聚力, 藉此內聚力水分子在木質部內形成水柱 2. 附著力 : 水分子與木質部細胞壁間的附著力幫助水柱沿木質部往上提升 * 水分子上升高度與導管管徑成反比二 根壓作用 1. 無機鹽類藉主動運輸進入根部, 使根部細胞溶質濃度增高產生滲透壓, 使水分從土壤流入根部 2. 水分上升高度與與根壓成正比, 根壓產生的力量不大, 通常只能運送至草本或灌木葉部, 約數呎 3. 泌液作用 A. 有些草本植物的葉緣或葉尖, 有類似氣孔構造的排水孔, 水由根壓往上送到葉脈中排水孔排出 B. 夜晚氣溫低 濕度高 氣孔關閉 土壤水分多時泌液作用明顯三 蒸散拉力 1. 為木質部運輸的主要動力, 又可稱為蒸散流 2. 水分子離開木質部時, 藉氫鍵與仍留在木質部其他水分子連結, 形成拉動水柱的力量 張力 張力拉升木質部水柱向上提高, 溶於水中的無機鹽類也隨水柱往上運送 3. 影響因素 : 自然因素 光照 溫度 濕度 風速 ; 植物因素 氣孔分佈 氣孔大小 氣孔數目 葉片構造 有機養分的運輸 韌皮部 ( 雙向進行 ) 一 運輸物質 : 蔗糖和少量胺基酸 激素 1. 莫西洛的環剝實驗 將樹皮環剝後, 切口上端樹皮膨脹, 並積聚許多糖份 結論 : 韌皮部有運輸糖份的功能 2. 蚜蟲實驗 蚜蟲口針插入韌皮部篩管吸食細胞內汁液, 將蚜蟲麻醉後從吻部切斷, 植物汁液從切口流出, 再做化學分析 二 運輸原理及路徑 : 供需理論 1. 篩管細胞 伴細胞複合體 A. 葉部細胞 : 生產部位 a. 葉肉細胞內的蔗糖 經原生質體外與共質體運輸到伴細胞 伴細胞以主動運輸將蔗糖送至伴細胞 篩管細胞滲透壓增大 水分由木質部送至韌皮部 葉肉內篩管細胞水壓 ( 膨壓 ) 增高 b. 葉部伴細胞藉主動運輸將葉肉細胞光合作用合成的蔗糖送入篩管內, 當蔗糖送至根部篩管內, 伴細胞再利用主動運輸, 將蔗糖由篩管抽出, 送至薄壁細胞, 轉變為澱粉儲存 B. 根部細胞 : 需求部位糖份以主動運輸運送至根部薄壁細胞如皮層轉變為澱粉儲存, 韌皮部蔗糖濃度降低 水分由篩管滲透至其他細胞, 使根部韌皮部細胞水分減少, 水壓降低 C. 葉部的韌皮部 根部韌皮部

2 韌皮部細胞從葉至根部形成管狀構造, 一端為高水壓, 一端為低水壓, 水分由高壓處流向低壓處, 溶於水中的蔗糖伴隨水分向下輸送 2. 壓力流 壓力差 < 韌皮部運輸物質的原動力 >: 葉部篩管細胞中的水壓 > 根部篩管細胞中水壓 3. 水分由高水壓往低水壓流動, 溶於水中的蔗糖也伴隨水分向下運輸 4. 平時運送 糖從葉生產部位運送到莖 根 幼葉與頂芽或花芽需求部位 5. 春天運送 新芽與新葉為需求部位 6. 單一篩管的物質輸送方向為單向的, 整體而言為雙向 三 細胞質流 1. 大型藻類, 細胞質可做順時針或逆時針方向流動, 於是細胞質中的物質隨細胞直流動而運送出去 2. 兩相鄰細胞間, 其細胞質流動相反, 彼此有原生質絲相連接, 因此兩細胞間物質可互相流通 3. 細胞質流動會消耗 ATP, 故此類運輸為主動運輸 4. 未發育成熟的篩管細胞也有細胞質流現象, 成熟後的篩管韌皮部有壓力流取代細胞質流 蒸散流壓力流細胞種類木質部 ( 導管 假導管 ) 韌皮部 ( 篩管 伴細胞 ) 主要運輸物質無機鹽類 水蔗糖 胺基酸 輸送機制 根壓毛細作用蒸散拉力 壓力流說細胞質流 輸送方向由下 ( 根 ) 而上 ( 葉 ), 為單方向輸送受供需影響而輸送

3 5-2 動物體內的運輸 單細胞與小型低等動物的運輸一 單細胞動物 利用食泡分解, 藉擴散作用與細胞質流動將養分送至身體其他部位 ( 草履蟲 變形蟲 ) 二 小型低等動物 僅有兩層細胞構成, 可直接經由擴散作用與細胞質流動與外界交換物質 ( 水螅 ) 高等動物的循環系統一 開放式循環 1. 定義 : 循環系統缺乏微血管, 血淋巴在組織間流動 * 血淋巴 節肢或軟體動物體液內僅有白血球, 無紅血球, 血液不成紅色, 故稱為血淋巴 * 血青素 血淋巴中含有血青素 ( 含銅的蛋白質 ), 可攜帶氧 2. 組成 : 心臟 血管和血腔 ( 較大的開放空間, 動物體大部分組織浸浴在血淋巴中 ) 3. 蝗蟲的循環系統 A. 組成 : 心臟 ( 分為七室, 每室有一對心孔, 組織細胞間之血淋巴由心孔流回心臟 ) 背血管 血淋巴 B. 心臟收縮 血液流至背血管 血淋巴由被血管流出 至組織間隙與細胞間交換物質 由心孔流回心臟 C. 心孔具有瓣膜防止心臟收縮時血淋巴由心孔逆流 二 閉鎖式循環 1. 定義 : 具有心臟 血管及血液, 血液在血管中流動並與組織液分隔 2. 特性 : 血液僅在血管和心臟間流動 血壓較開放式循環高 3. 分佈 : 環節動物 軟體動物 ( 烏賊 章魚 ) 脊椎動物 4. 閉鎖式循環構造最簡單的動物 蚯蚓 A. 消化管背 後兩側各有縱走的背血管和腹血管, 背血管可收縮將血液送到心臟 ( 身體前端的 4~5 對動脈弧 ), 動脈弧管壁肌肉發達, 收縮時將動脈弧的血液送到腹血管, 腹血管再將血液送到前端與後端, 並將氧氣及養分送至全身 B. 蚯蚓血漿中含有血紅素, 使血液成紅色 脊椎動物的循環系統一 魚類 : 一心房 一心室 心室收縮時將減氧血經由入鰓動脈送至鰓部微血管, 進行氣體交換 充氧血由出鰓動脈送到全身各部微血管, 最後經靜脈收集送回心房 二 兩生類 : 二心房 一心室 血液由心臟出去後有肺循環和體循環, 心室中間有肌肉質突起, 可分開左右心室的充氧血和減氧血, 但無法完全分開 三 爬蟲類 : 心室間隔更完整, 有左右二心室之分, 但兩者間仍有一小孔相通 四 鳥類及哺乳類 : 二心房 二心室 脊椎動物循環系統的功能一 運送氣體 養分 廢物 激素二 調節體溫三 防止血液流失 ( 凝血作用 ) 五 保護作用 ( 產生抗體保護身體 )

4 人體的循環系統 : 心臟 血管 血液一 心臟 動力的來源 1. 位置 : 胸腔中央偏左, 似拳頭大小 2. 構造 A. 外圍有圍心膜包被 ( 兩層心胞膜間有潤滑漿液分泌, 膜內液體減少博動時的摩擦力 ) B. 由心肌組成, 中央有一縱隔 ( 房室束 ), 將心臟隔成左右兩邊分為二心房 心室 ( 左心室肌肉壁最厚 ) C. 辦膜 a. 心房與心室間的活瓣 : 房室瓣 ( 左心 二尖瓣 < 僧帽瓣 >; 右心 三尖瓣 ) b. 動脈與心室間的瓣膜 : 半月瓣 c. 功能 : 防止血液倒流 d. 瓣膜閉鎖不全, 會影響血液循環 e. 在上 下腔靜脈 右心房 ; 肺靜脈 左心房兩者間無瓣膜 3. 心臟跳動的原因 : A. 心肌細胞特性 : 自律性 ( 不需神經纖維產生自發節律性持續收縮 ) B. 心臟傳導系統 : 竇房結 房室結 房室束及柏金氏纖維 a. 不需神經系統的直接刺激可不停收縮與舒張 b. 竇房結 ( 節律點 ): 位於右心房壁上腔靜脈入口處的特化心肌細胞, 引發與控制心臟博動的速率 c. 竇房結放電頻率控制心跳速率, 另外自主神經系統 腺體 體溫也會影響 d. 房室結 : 位於右心房底部, 可將節律點發出的衝動經由希氏束和柏金氏纖維傳遞至心室各處 e. 節律點會按一定的頻率發出衝動 ( 電訊號 ), 首先引起心房收縮接著傳至心室引起收縮 自律神經 激素 節律點 房室結 伯金氏纖維 希氏束 心室 4. 心跳的機制 非神經主宰節律點主宰心博 : 節律點為特化心肌具神經傳導的特性, 每隔一段時間即會自發產生興奮波, 引發心博 5. 心博 : 心臟的收縮與舒張動作, 為血液循環動力來源 6. 脈搏 : 動脈管壁隨心室反覆收縮與舒張, 產生擴張與回彈的規律性振動 7. 心音 : 心室收縮或舒張造成 ( 第一心音 <lub>: 低而長, 心室收縮房室辦關閉引起引起血液回彈撞擊瓣膜的聲音 / 第二心音 <dup>: 高而短, 發生於心室舒張半月瓣關閉, 回流血液撞擊瓣膜所產生 ) 7. 心電圖 (EKG): 心電博動過程中, 心臟收縮波電流會流過心臟周圍和身體表面, 將電極至於心臟兩邊, 以心電儀觀察電位變化情形 8. 心輸出量 : 每分鐘由左心室經主動脈輸送至體循環的總血量心輸出量 / 每分鐘 = 心博速率 心博一次所排出的血液量 二 血管 構造 動脈 靜脈 微血管 外層 結締組織 外層 結締組織 一層扁平的內皮細胞所構成 中層 較多平滑肌 中層 平滑肌較少

5 內層 內皮細胞及彈性纖維 內層 內皮細胞及較少的彈性 纖維 管壁 最厚 次之 最薄 管腔 次之 最大 最小 管壁彈性 最大 最小 次之 瓣膜 無 靜脈瓣 無 血壓 最大 最小 次之 血流速度 最快 次之 最慢 脈搏 有 無 無 含氧量 充氧血 ( 肺動脈除外 ) 減氧血 ( 肺靜脈除外 ) 兩者均有 血液流動動力 1. 心臟壓縮 2. 動脈管壁之回彈 1. 骨骼肌收縮, 擠壓四肢靜脈血回流 2. 具靜脈瓣防止血液逆流 3. 呼吸運動迫使靜脈血回流 4. 心房舒張形成負壓 微血管前端小動脈括約肌控制 ( 微血管前端小動脈括約肌間歇性收縮所造成, 其收縮速率與血流量大小會受附近組織細胞氧濃度影響 ) * 微血管調節全身血液的方式 : 在生理活動旺盛的部分才會使該處微血管充滿血液 三 血液 (55%血漿 45 %血球) 1. 血漿 含多種物質, 呈黃色,PH7.4 組成成分 主要功能 水 占 90%, 運輸物質的溶劑 無機鹽類 (Na K Ca Mg 碳酸氫根) 滲透壓 酸鹼度平衡, 調節細胞膜通透性 血漿蛋白 由肝臟製造 白血球產生的抗體 ( 免疫球蛋白 ) α- 球蛋白 β- 球蛋白 協助運輸脂質 ( 脂肪酸與膽固醇需與蛋白 質結合成脂蛋白才可運送 ) 及脂溶性維生素 血纖維蛋白原 凝血作用 γ- 球蛋白 免疫作用 ( 淋巴球形成抗體 ) 維持血液滲透壓 維持血液酸鹼度的緩衝液 ( 蛋白質具緩衝功能 ) 使血液具有適宜的 濃度與黏度 血液輸送的物質 營養物質 ( 葡萄糖 脂肪酸 維生素 ) 代謝廢物( 尿素 尿酸 ) 呼吸氣體 激素 A. 血漿蛋白的來源 : B. 血漿蛋白的功用 a. 形成抗體 b. 血液凝固 c. 協助物質運輸 2. 血球 紅血球 白血球 血小板 形狀 雙凹圓盤狀 略成圓形 不定型小體 來源 紅骨髓 大多數為紅骨髓製造, 少部分由淋 紅骨髓 胎兒在肝 脾製造 巴結及脾臟製造 破壞處 肝臟 脾臟 經尿液 糞便排出 脾 特徵 不具細胞核 粒線體 ( 無氧呼吸 ) 有細胞核, 種類多 無細胞核 內含血紅素, 為含鐵的蛋白質 功用 運輸氧與二氧化碳 吞噬病菌 ( 白血球行變形運動 ) 產生抗體 血液凝固 數目 400 萬 ~500 萬 /mm ~10000/mm 3 25 萬 ~40 萬 mm 3 * 白血球的類型

6 A. 嗜酸性球 寄生蟲感染或發生過敏反應 B. 嗜鹼性球 防止身體不當凝血 C. 嗜中性球 對抗急性細菌感染, 吞噬壞死組織細胞的殘餘物, 形成膿 D. 單核球 可分化為巨噬細胞, 對抗長期傳染病 E. 淋巴球 與免疫作用有關, 產生抗體, 破壞外來細胞 3. 血球的形成與衰老 A. 硬骨的紅骨髓中形成, 當供養不足時腎臟會釋出酵素將血漿蛋白轉變為紅血球生成素 ( 激素 ), 刺激紅骨髓更多紅血球細胞生成 B. 老化紅血球會被脾臟及肝臟中的吞噬細胞吞食 C. 血小板 : 骨髓中巨核細胞的細胞質掉落片段 4. 血小板的凝血原理 A. 細胞受傷或血小板受損啟動凝血反應, 形成凝血脢原致活素 ( 磷脂質成分 ) B. 肝內形成維生素 K Ca2+ 凝血脢原凝血脢凝血脢原致活素. 血纖維蛋白原血纖維蛋白凝血脢 D. 血纖維形成網狀繞住血球形成血塊, 即為血餅 ( 血餅外所遺留的淡黃色澄清液為血清 ) 血液循環的途徑一 體循環 1. 目的 : 供給組織細胞氧氣與養分 帶走組織細胞所產生的廢物與 CO 2 2. 範圍 A. 門脈循環 : 心臟 ( 左心室 ) 大動脈 小動脈 微血管 小靜脈 靜脈 心臟 ( 右心房 ) B. 冠狀循環 a. 主動脈基部 冠狀動脈 小動脈 微血管 小靜脈 冠狀靜脈 右心房 b. 供給心肌養分和氧氣的循環, 包括冠狀動脈 冠狀靜脈及其許多分支二 肺循環 1. 目的 : 將 CO 2 由血液擴散至肺部空氣中, 將肺部空氣中的 O 2 擴散至血液 2. 路徑 : 心臟 ( 右心室 ) 肺動脈 肺部微血管 肺靜脈 心臟 ( 左心房 ) 影響心臟跳動的原因一 神經 1. 血壓變化的訊號轉變 : 血管和心臟內有感覺受器, 會將血壓變化訊號轉換為神經衝動傳至延腦心跳中樞, 調整心跳速率以平衡血壓 2. 自律神經 A. 交感神經軸突 正腎上腺素 心跳加快 B. 副交感神經軸突 乙醯膽鹼 心跳減慢二 激素腎上腺素 甲狀腺素, 經由血液刺激節律點而加快心跳 三 體溫體溫升高會刺激節律點, 促進心跳加快 ( 1 10 次 )

7 血壓一 心臟收縮時, 血液自心臟流出, 對動脈管壁產生的衝擊壓力 二 血壓大小順序 : 近左心室大動脈 > 大動脈 > 小動脈 > 微血管 > 小靜脈 > 大靜脈 > 近右心房下大靜脈三 血壓產生的壓力差, 使血液順暢流通四 血流速度 : 動脈 > 靜脈 > 微血管五 阻力 : 微血管 > 靜脈 > 動脈六 血壓測定血壓測定部位在上臂動脈 1. 心縮壓 : 心臟收縮, 血液壓入動脈管產生的壓力 2. 心舒壓 : 舒張時, 動脈管壁回彈所產生的壓力正常人收縮壓 120mmHg; 舒張壓 80mmHg 高血壓病患收縮壓 160mmHg; 舒張壓 95mmHg 影響血壓的因素一 心臟收縮產生的壓力二 周邊阻力的影響 1. 血管硬化 : 血流阻力, 血壓 2. 天氣寒冷 : 動脈管壁收縮, 周邊阻力, 血壓 三 血液量的增減 失血時, 血壓驟降四 動脈管壁大小 管腔小, 血流阻力, 血壓 五 回心血量 血量多, 血壓 血壓的調節一 自主神經 ( 壓力受器反射 ) 1. 壓力接受器 : 頸動脈 主動脈管壁和心臟壁上的壓力受器 2. 血管舒張中心 : 血壓上升, 壓力受器將訊息傳至延腦的血管舒縮中心 * 舒縮中心會刺激副交感神經使心跳減緩 ( 血壓 壓力受器 延腦 副交感神經興奮 心跳 心臟收縮力 小動脈平滑肌舒張 周邊阻力 血壓 ) * 舒縮中心會抑制交感神經使動脈收縮, 降低血壓 ( 血壓 壓力受器 延腦 交感神經興奮 心跳 心臟收縮力 小動脈平滑肌收縮 周邊阻力 血壓 ) * 冬天氣溫低 自律神經反射 皮下小動脈收縮, 周邊阻力 血壓 * 情緒緊張或憤怒會引發交感神經興奮傳導 腎上腺髓質分泌腎上腺素 心博力量加強 血管收縮 血壓升高 二 激素 1. 血壓升高 : 腎上腺素 正腎上腺素 血管加壓素 ( 腦垂腺後葉釋放 ) 血管張力素( 腎臟分泌腎素活化產生 ) 2. 血液體積調節 : 腎臟調節無機鹽類與水的排泄, 間接藉血液體積調節血壓 心臟血管疾病一 動脈硬化 1. 動脈壁增厚失去彈性 2. 動脈粥狀硬化 膽固醇與脂質堆積在動脈壁內使動脈管壁變窄和管壁彈性減低 3. 動脈粥狀硬化斑塊 血液中膽固醇含量過高, 堆積在內皮細胞層和肌肉層間, 使結締組織

8 增厚, 平滑肌增生並位移將堆積的膽固醇包起所形成 4. 血栓 斑塊與血小板發生摩擦, 啟動凝血機制, 形成血塊, 若血塊留在原處則成為血栓 5. 栓子 如上述的血栓隨著血液流動稱為栓子 6. 心絞痛 冠狀動脈硬化, 造成管腔狹小, 使收縮心臟得不到充足氧氣二 心肌梗塞 1. 心臟動脈硬化後被血塊阻塞, 導致心肌組織缺氧 2. 心律不整 心跳節奏不規則或不正常, 可用 CPR 挽回生命三 腦中風 1. 腦部動脈硬化後, 血管管壁變窄, 血塊阻塞或血液不通暢, 或因高血壓與動脈硬化而致使血管破裂, 導致腦部組織缺氧或壞死 2. 腦部動脈硬化後, 血管管壁變窄, 血塊阻塞造成血流不通暢, 或由於高血壓與動脈硬化而致使血管破裂 四 高血壓 1. 血液流經小動脈, 管壁所受壓力增加所致, 高血壓與動脈硬化會導致中風 2. 血壓高時, 心臟無法有效壓送血液, 導致心臟局部血管缺氧, 引起心絞痛 3. 高血壓與動脈硬化合併導致血管破裂, 在腦部成為中風 4. 防治 : A. 可藉減輕體重 運動 減少含鹽攝取等方式改善 B. 依照醫生囑咐服藥 ( 利尿劑可增加排尿以減低血量, 或服用其他藥物減少心跳速率或使動脈與小動脈擴張 ) 心臟病原因一 血液中膽固醇過高 :LDL 密度過高, 積聚在動脈管壁 二 高血壓三 肥胖 : 超過理想體重 20% 即為肥胖 四 抽菸 : 尼古丁刺激腎上腺分泌腎上腺素, 腎上腺素為有效的血管收縮素, 可引發心跳加快及血壓上升 五 糖尿病 1. 第一型糖尿病 : 胰臟無法製造胰島素, 病患需注射胰島素或進行胰臟移植 2. 第二型糖尿病 : 缺乏胰島素受體, 無法吸收 利用葡萄糖

9 5-3 淋巴系統的構造與功能 淋巴系統的組成一 淋巴液 1. 當血液流入微血管時, 部分血漿從微血管壓出, 進入組織, 成為組織液 2. 組織液不含紅血球 血小板, 只有一些白血球, 似血漿, 但是蛋白質含量為血漿的 1/4 3. 組織液中含有葡萄糖 胺基酸 無機鹽 氧和其他養分 4. 當組織液進入淋巴管後成為淋巴, 為一澄清無色的液體, 成分類似血漿, 含許多淋巴球 5. 淋巴流動方向為單一朝向心臟流動 二 淋巴管 1. 微淋管 最小的淋巴管, 由單層細胞構成, 管末端成封閉狀, 但有許多瓣膜使組織液和少量蛋白質及乳糜小球單向流入淋巴管 ( 易入, 不易出 ) 2. 淋巴管 具有瓣膜防止淋巴逆流, 將微淋管所蒐集的液體送至淋巴總管 3. 淋巴總管 A. 左淋巴總管 ( 胸管 ) 自腹腔上升而偏向左側的一條, 收集右下半身與左半身的淋巴, 最後注入左鎖骨下靜脈 B. 右淋巴總管 位於胸腔右側, 蒐集右上半身的淋巴, 最後注入右鎖骨下靜脈 三 淋巴結 1. 淋巴管和淋巴組織 ( 產生淋巴的結締組織 ) 聚集成的顆粒構造, 形似蠶豆, 分佈於皮下與內臟器官間, 頸部和腹部特多 ; 具有過濾與吞噬病菌作用且為人體重要防禦系統之一 2. 淋巴器官, 由淋巴組織集結成, 如淋巴結 扁桃腺 胸腺 脾臟 * 胸線 位胸腔胸骨背方, 介兩肺間, 為長橢圓形具兩葉 胸線發育在嬰兒期達最高, 成年後被脂肪及結締組織取代 胸線可製造淋巴球及分泌促進淋巴球生長的激素 ( 淋巴球 T 細胞 ) * 脾臟 位腹腔左上方, 呈扁長紫紅色, 為身體最大淋巴器官, 含 B 細胞 T 細胞及巨噬細胞 如海綿結構可儲存血液 ; 破壞衰老紅血球 * 扁桃腺 位於口咽和舌根附近, 由淋巴組織所組成 可保護呼吸系統 3. 功能 : 製造淋巴球 過濾病原體和癌細胞 減緩病菌傳播 發出警告 ( 淋巴結腫痛 ) 淋巴系統循環的動力一 骨骼肌收縮 : 使微淋管內淋巴流入較大淋巴管二 小腸絨毛收縮 : 促使乳糜管內淋巴推進三 活瓣 : 防止淋巴倒流四 呼吸運動 : 吸氣時, 胸腔擴大產生的吸引力促進接近胸腔淋巴管流動, 最後經靜脈返回循環系統 淋巴系統的功能一 協助組織液返回血液循環 : 將組織液及其中的蛋白質送回血液, 維持血漿蛋白的恆定

10 如果淋巴管因病變而阻塞, 則微血管滲出的組織液在該處淤積, 形成水腫 二 吸收養分 : 乳糜管攝取的脂肪經淋巴管送至血液 三 濾去外來病菌及異物 : 淋巴結與淋巴器官可濾去病菌與外來物 四 製造淋巴球

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