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【第五節】 動物體內物質的運輸

一﹒人類的血液循環，包括：肺循環和體循環。

１﹒肺循環：（心→肺→心）

(1). 任務：到肺部交換氣體

(2). 肺循環途徑：（參考課本圖解）

右心室→肺動脈→肺（肺微血管與肺泡交換氣體）→ 肺靜脈→左心房

(3). 肺循環中，那些血管含缺氧血？那些血管含充氧血？

答：肺部微血管之前（請填前或後）是缺氧血，肺部微血管之後是充氧血。

(4). 缺氧血含氣體的情況是：CO₂多，O₂少，所以呈現暗紅色。

２﹒體循環：（心→全身各處（肺除外）→心）

(1). 任務：到全身各處（肺除外），將氧氣給細胞，及其他物質交換。

(2). 體循環途徑：（參考課本圖解）

左心室→大動脈→動脈→ 小動脈→ 組織微血管（交換物質）→小靜脈→靜脈→上大、下大靜脈→右心房。

(3). 體循環中，那些血管含缺氧血？那些血管含充氧血？

答：組織微血管之後（請填前或後）是缺氧血，組織微血管之前是充氧血。

３﹒肺循環因為路程較短，所以又叫小循環；體循環因為路程較遠，所以又叫大循環。

據此，你認為右心室和左心室，何者的肌肉壁應該較厚，才能提供足夠的推進力量？

答：左心室。

４﹒血液循環就是「肺循環→體循環→肺循環→體循環……」不斷輪流交替。

二﹒肺部的氣體交換：（參見課本圖解）

１﹒CO₂由「微血管」擴散到「肺泡」，O₂則由「肺泡」擴散到「微血管」。

２﹒上述氣體交換是利用什麼原理？                    答：擴散作用。

(1). 「肺泡」和「微血管」比較，何者Ｏ_２濃度較高？   答：肺泡。

(2). 「肺泡」和「微血管」比較，何者ＣＯ_２濃度較高？ 答：微血管。

(3). 「肺靜脈」和「肺動脈」在所攜帶的氣體方面比較，O₂增多，CO₂減少。

三﹒「組織細胞」和「微血管」的物質交換：

１﹒有那些物質由「微血管」進入「細胞」？答：O₂、養分和水。

有那些物質由「細胞」進入「微血管」？答：廢物、CO₂和水。

２﹒若有下列物質：1.Ｏ_２ 2.ＣＯ_２ 3.葡萄糖 4.尿素 5.水 6.維生素 7.礦物質，則：

(1). 由「微血管」進入「細胞」的物質有那些？ 答：1, 3, 5, 6, 7。

(2). 由「細胞」進入「微血管」的物質有那些？ 答：2, 4, 5。

【第四節】 心臟和血管

１﹒血液在血管內，為何能向前流動？

答：靠心臟的收縮和舒張。

２﹒人類的心臟位於胸腔，由心肌構成。內有四個腔室，上面為左心房、右心房，下面為左心室、右心室。

３﹒心房和心室之間有瓣膜，可以防止血液逆流。

４﹒心臟收縮時，將心內的血液壓入動脈；心臟舒張時，靜脈的血液便流回心臟內。

５﹒將血液帶離開心臟的血管，因為血壓大，所以管壁「厚」，「富彈性」，稱為動脈。微血管 管壁只有一層細胞的厚度，是血液和組織之間「物質交換的場所」。過微血管之後，屬於靜脈，血液回心，因為血壓較動脈小，故管壁比動脈薄，也比較缺乏彈性。

☆    第四節：心臟和血管（詳細解說）

一、動動腦：

(1). 活動4-2（魚的實驗）已觀察到血液是在血管中流動，至於血液為何能向前流動，則和心臟跳動有關。

(2). 心臟藉收縮和舒張的動作，推動血液前進。

【註】：所謂「心跳」，就是指心臟「收縮」和「舒張」。

(3). 為什麼心臟不斷的「收縮」和「舒張」，血液就會「向前流動，而且不逆流」？

答：利用瓣膜，防止血液逆流。

【第三節】 血液和淋巴

一、緒言：

１﹒高等動物體內物質的運輸靠循環系統。

２﹒人類的循環系統包括血液循環系統和淋巴循環系統。

３﹒血液循環系統包括：心臟、血管、血液三部分，說明如下：

(1). 心臟：負責推動血液前進

1.所謂「心跳」，就是指心臟「收縮」和「舒張」的動作

2.請問：「死人」的血液是否還在流動？ 答：  否  。

3.要進行「活動4-2: 觀察魚尾鰭血管內血液的流動」，應使用活魚呢？還是死魚也可以？為什麼？

答：活魚，因為活魚有心跳，血液才有流動。

(2). 血管：分為三類，分別是：動脈、靜脈、微血管。

(3). 血液：血液經「離心機」離心之後。可分為上、下兩層。

上層為淡黃色、不含細胞、佔血液體積的55% ，此部分稱為血漿；

下層為紅色，含各種細胞（血液內的細胞稱為血球），佔血液體積的45% ，此部分稱血球。

二、血液：血液是由血漿和血球兩部分所組成。

１﹒血漿：不含細胞，其成份如下：

(1). 水 ：約佔血漿的90%。

(2). 養分：食物於消化管內被消化成小分子養分，並由小腸絨毛吸收進入血漿內。

(3). ＣＯ２：為細胞進行作用時所產生的氣體，75%由血漿，25%由紅血球運輸

(4). 含氮廢物：所謂「含氮廢物」是指尿酸、尿素等廢物。這是食物中  蛋白質  類的食物經細胞呼吸（或氧化）作用之後所產生的廢物。

(5). 抗體：由白血球  製造（請填寫血球的名稱），然後釋出到血漿中。抗體的功能是「抵抗入侵的『外來物』」，包括：細菌、病毒……等病源體、移植的器官、及造成氣喘或過敏反應的各種外來物質（例：花粉、動物的毛、灰塵……）

(6). 激素：由 內分泌 腺所分泌，靠血漿攜帶，並運送到該激素要作用的目標器官或目標細胞去。

(7). 其他：各種複雜的化學物質。例如：膽固醇、免疫球蛋白……。

【第二節】 葉與運輸作用的關係

☆    想一想：由「活動4-1: 植物體內水分的運輸」得知，植物散失水分最嚴重的器官是  葉  。 為什麼「它」會散失那麼多水分呢？是否和「它」的構造有關呢？

１﹒葉的構造：（參見課本照片及講義編號 P17 左：葉片構造圖）

(1). 上表皮：

1.上表皮細胞透明，表面有「角質層」（蠟質），可防止葉內水分散失

2.不含葉綠體 

3.氣孔較下表皮少。

(2). 柵狀組織：細胞柱狀，排列緊密（似木柵，故名）。細胞含葉綠體最多，是葉片行光合作用最主要的部位。

(3). 海綿組織：細胞形狀不規則，排列疏鬆，細胞與細胞之間的空隙大（可增加ＣＯ_２接觸面積），細胞也富含葉綠體，可行光合作用和儲存養分。

（註：柵狀組織 ＋ 海綿組織 ﹦葉肉）

(4). 下表皮 ：情況同上表皮，但氣孔數目比上表皮多

(5). 葉脈  ：1.由莖的維管束延伸而來，為「葉片內的維管束」

2.主要功用為運輸和支持

3.葉脈上半部為 木質 部（運輸水分），下半部為韌皮部，運輸養分。

4.不含葉綠體。

(6). 氣孔  ：1.葉的上、下表皮散生很多氣孔 

2.它們不是細胞，它們只是兩兩成對的保衛細胞之間的「細胞間隙」 

3.是水分散失和氣體進出葉片的通道

4.由此處進出葉片的，均為氣體，包括：CO₂、O₂、水蒸氣

(7). 保衛細胞：形狀「半月形」，含葉綠體，功能是：控制氣孔的開閉（大小），此項功能與保衛細胞內側（近氣孔側）的細胞壁增厚有關。

【第一節】 植物體內物質的運輸

１﹒植物體內專司運輸的構造稱為維管束。

(1). 運輸水分和養分的細胞，形狀通常較細長，並且細胞上下相接成管狀。

(2). 這些細管從根，經莖直通到葉。

(3). 水分和養分的運輸，分別由不同的管子分開輸送。

（想想看，為什麼要分開輸送？）

運輸水分的管子稱為「導管」，許多「導管」集合成為木質部；

運輸養分的管子稱為「篩管」，許多「篩管」集合成為韌皮部；

木質部和韌皮部的管子聚集成束，稱為維管束。

(4). 平日所見的  葉脈  便是葉部的維管束。

（說明：植物的輸導組織在根、莖內稱為維管束，在葉內稱為葉脈。）

(5). 維管束既可運輸水分，又可運輸養分，其構造包括：

1. 木質部：運輸水分。（自然情況下，水分通常通常由根向「   」運輸至莖和葉）

2. 韌皮部：運輸養分（養分的運輸可以向「上」，也可以向「下」，視需要而定。）

２﹒水分的吸收與運輸：

(1). 植物的根部有許多細絲狀的根毛，是由根部的表皮細胞向外突出所形成，與土壤直接接觸，夾在土壤縫隙間。

(2). 根毛的數目相當多，可以增加根部吸收的總表面積。（參見課本照片）

(3). 土壤中的 水 和  礦物質  由根毛吸收進入根內，到達維管束之後，由維管束的木質  部運送到莖和葉等細胞。（故：水分的運輸通常由下往上）

問：移植花草樹木時，若將植物直接「連根拔起」，很難移植成功，為什麼？

答：植物水分的吸收主要由根毛負責，直接將植物「連根拔起」，幾乎所有的根毛都斷掉，留在土壤內，移植後的植物因為根毛受損，吸水能力很差，容易凋萎死亡。故，移植花草樹木時，需「連同根旁的土壤一起移植」，並去除大部分葉片。

（為什麼？）

【活動4-1】 植物體內水分的運輸

　目的：
　　觀察植物體內水分的運輸及葉去除後對水分運輸和蒸散的影饗。

　器材：

l‧芹菜 　1棵	2‧單面刀片　 l支	3‧放大鏡　1個
4‧解剖顯微鏡 　1架	5‧量筒(l0毫升)　 2支	6‧滴管　 l支
7‧紅色溶液　0.1％紅色6號染料或紅墨水50毫升

　步驟：

1. 兩支量筒內各倒入紅色溶液約 5 毫升，標示甲乙量筒。
2. 在水中切取約相同粗細的芹菜葉柄(含葉片)兩枝，柄長約25公分；其中一枝插入甲量筒中，另一枝切除葉片後插入乙量筒中。
3. 用滴管吸取紅色溶液加入甲、乙量筒內，使紅色溶液液面達l0毫升處(圖4-20)。
4. 每隔15分鐘比較並記錄甲、乙量筒內紅色溶液體積的變化。
5. 觀察並記錄紅色溶液在葉柄及葉片上的分佈情形。
6. 將芹菜葉柄用刀片橫切及縱切，以放大鏡或解剖顯微鏡觀察橫切面和縱切面，記錄紅色溶液的分佈

　問題：

1. 甲、乙兩量筒內紅色溶液的體積變化有何不同，為什麼?
2. 葉柄橫切面和葉片上所看到被染上紅色的組織是那一部分?
   據此推測，此部分組織有何功能?

【活動4-2】 血液流動的觀察

　目的：
　　觀察血球的移動，以瞭解血液在血管內流動的情形。

　器材：

1.小錦鯉或大肚魚　 l尾	2.培養皿(底或蓋)　l個	3.棉花　少許
4.複式顯微鏡　 l架	5.解剖顯微鏡 　l架	6.小撈網　 l個
7.滴管　 l支

　步驟：

1. 將小錦鯉或泥鰍放在培養皿內，以溼棉花蓋在魚身體上，保持濕潤，露出 尾鰭(圖4-21)。
2. 將培養皿直接放在複式顯微鏡載物臺上，以低倍物鏡（4倍或10倍）觀察魚的尾鰭或泥鰭的胸鰭。
3. 觀察並記錄魚鰭血管內血液流動情形。
4. 改用解剖顯微鏡觀察，並與複式顯微鏡觀察的結果比較。
   （注意：小心善待實驗動物，不要弄死它們；小魚在培養皿中請勿停留過久；活動結束後，請將小魚放回水族箱或原來的生活環境中。）

　問題：

1. 本活動為什麼以魚鰭為觀察材料？
2. 如何區魚鰭的小動脈和小靜脈？

【活動4-3】 探測心音和脈摶

　目的：
　　本活動鑲大家學習探測心音和脈搏，以瞭解心跳情形。

　說明：

1. 中醫師看病時，常以手指輕按患者手腕內側，探測患者的脈搏；
   西醫師則用聽診器聽心臟搏動的聲音。
2. 心臟收縮，大量血液流入動脈，動脈發生彈性擴張；
   當心臟舒張時，動脈又恢復原狀。
   這種動脈所產生的搏動，叫做脈搏。
3. 心臟收縮時，會聽到摸通的聲音，稱為心音。
   每聽到「卜─通」的聲音，可算一次心搏。

　器材：

1.手錶　 1個	2.聽診器　 1個

　步驟：

1. 學生每四人為一組，甲為受試者，乙、丙為主試者，丁為計時及     填表者。
2. 待甲靜坐五分鐘後，乙用右手食指及中指，輕輕按住甲的左手腕試探脈搏。同時，丙以聽診器包有薄膜的一面置於甲的胸前(或胸後)，以探測心博。
3. 當乙、丙分別探測到甲的脈搏與心搏時，丁宣佈計時問始。
   乙、丙同時計數甲的脈搏與心搏次數。
   將結果填入記錄簿「運動前」的欄中。
4. 甲起立在原地跑二分鐘，重複步驟3的測定方法，計數甲的脈搏與心搏的次數。將結果填入記錄簿「運動後」的欄中。
5. 按照上述測定方法，甲、乙、丙、丁相互輪調，依次測定乙、丙、丁每分鐘脈搏與心搏的次數，記錄結果。

　問題：

1. 一個人同時測定的每分鐘脈搏次數與心搏次數是否相同？為什麼？
2. 運動對脈搏和心搏有什麼影響？
3. 運動前，同學們的脈搏次數大約在那個範圍？

【第五節】 動物體內物質的運輸

　變形蟲﹑草履蟲﹑水螅等生活在水中的小生物，可以藉擴散作用進行體內外物質的交換及運輸；體型較大的動物，僅靠擴散作用不易供給各個細胞所需的養分並排除癈物，因而必須由循環系統來進行養分及廢物的運輸。

【第四節】 心臟和血管

　血液在血管中流動的原動力主要來自心臟的收縮與舒張。人類的心臟位於胸腔中，由肌肉構成，內有四個腔室，上面為左心房﹑右心房，下面為左心室﹑右心室。心房和心室間有瓣膜，可以防止血液倒流。心臟的肌肉可以作有規律的收縮和舒張，收縮時，壓迫心臟內的血液流入動脈中；反之，舒張時，靜脈內的血液便流回心臟中(圖4-12)。

　血管是血液在體內流動的通路(活動4-2)，由心臟輸出血液的血管，管壁比較厚而且富有彈性，稱為動脈。最粗的動脈和心室相連，然後發生分支，分支越分越細，佈滿全身。心臟內的血液便經由動脈輸送至身體各部。動脈分支的末端是微血管，微血管管壁只有一層細胞的厚度，可使血液和組織間的物質互相交換(圖4-13)。微血管所匯集的血液流入靜脈，靜脈的管壁比動脈薄，也比較缺乏彈性。小靜脈逐漸匯合成大靜脈，最粗的靜脈和心房相連，身體各部的血液，便經由靜脈流回心臟(活動4-3)。

【第三節】 血液和淋巴

　人類的循環系統含血液循環系統和淋巴循環系統，血液循環系統包括血液﹑血管和心臟，血液在血管內流動，血管遍布全身，因而能將養分及氧氣運送到各細胞，也能將二氧化碳等代謝廢物送出體外。

　  血液由血漿和血球組成。血漿的成分中約９０％是水，其餘為消化後的養分﹑代謝後的廢物﹑抗體及激素等。抗體是血漿中的一種蛋白質，可以抵禦侵入體內的細菌或其它病原體。內分泌腺所分泌的激素，也是由血漿攜帶，並運送到其作用的器官或細胞。

　   血球包括紅血球﹑白血球及血小板等三種(圖4-10)。紅血球中含有血紅素，使血液呈現紅色。血紅素可以和氧結合，所以紅血球的主要功能為攜帶氧。白血球細胞較紅血球大，可以作變形蟲運動，當細菌侵入體內時，白血管即經微血管管壁細胞間隙進入組織，並將細菌吞噬，因此，白血球有防禦疾病的功能。人體血液內的白血球數目會因細菌感染而急劇增加，因而計算白血球數目可以協助醫生診斷。血小板是血球中最小的一種，當血液自血管中流出時，血小板破裂並使血液凝結，阻塞傷口，以免失血過多，所以血小板的功能和血液凝固有關。

　血液自心臟流至動脈端微血管後，血液中的部分血漿自微血管滲出，流入組織間，稱為組織液。部分組織液滲入淋巴管(圖4-11)，在淋巴管內流動，稱為液巴淋。淋巴液經淋巴管送回靜脈，重新進入血液循環中。在人體淋巴管中常有淋巴結存在，淋巴結具有過濾淋巴液的作用。當淋巴液經過淋巴結時，其中所含的細菌會被淋巴結內的淋巴球吞噬。

【第二節】 葉與運輸作用的關係

　植物的根所吸收的水分，運輸到莖及葉後，除部分在細胞中利用外，大部分經由葉表面的氣孔散失到空氣中(圖4-7)。水分由植物氣孔散失到空氣中的現氣，稱為蒸散作用。蒸散作用可以調節植物的體溫，且有助於植物吸收水分。

【第一節】 植物體內物質的運輸

　植物根﹑莖﹑葉內運輸水分的細胞上下排列成管狀，運輸養分的細胞也上下排列成管狀，兩者聚集成束狀，稱為維管束，葉部的維管束稱為葉脈。維管束運輸水分的構造叫做木質部，運輸養分的構造叫做韌皮部。

　　植物的根部有許多細絲狀的根毛(圖4-1)，是由根部表皮細胞向外突出所形成的構造，與土壤直接接觸；根毛的數目相當多，可以增加根部吸收面積。土壤中的水分及礦物質由根毛進入植物體內，到達根部的維管束後，由維管束的木質部運送到莖及葉等各部分的細胞(圖4-2)。

【活動3-1】 食物中能量的測定

　目的：
　　使用簡易的燃燒裝置，測定花生米燃燒時所釋放出來的能量。

　器材：

　步驟：

• 把空罐倒過來，使罐底在上方。用剪刀在罐底中間處鑿一個比錐形瓶口略大的圓孔，並用剪刀在圓孔四周鑿數個小孔。
• 把錐形瓶口從罐內插進罐底圓孔中，並使瓶口露出圓孔外，然後用試管夾把瓶口夾住。
• 倒入100ml的水於錐形瓶內，並放置一支溫度計於水中。測定並記錄水的溫度。
• 取一粒花生米插在解剖針尖上。
• 用酒精燈把解剖針上的花生米點燃，然後儘快移至罐內錐形瓶下方。待花生米完全燃燒後，測定並記錄錐形瓶內的水溫。
• 重複步驟 2 至 5 ，再作一次。

1. 計算花生米燃燒所釋放出來的熱量，並記錄。

圖3-8 燃燒花生米的實驗

【活動3-2】 澱粉和葡萄糖的測定

　目的：
　　觀察澱粉和葡萄糖對試劑的反應。

　器材：

　步驟：

　　◆澱粉的測定

　取一片乾淨的載玻片，放在白紙上方，在載玻片上左端用滴管滴上一滴澱粉液，右端滴上一滴水，再各加上一滴碘液，觀察是否有變化。

　　◆葡萄糖的測定

• 取兩支乾淨的試管，分別標上甲、乙。於甲試管中加入 3m1的葡萄糖液， 於乙試管中加入 3m1的自來水。
• 甲 、乙兩試管均加入 3m1的本氏液，並輕輕搖動試管，使試管中的糖溶液 、水與本氏液混合均勻，然後放在試管架上待用。觀察並記載甲、乙兩 試管中的溶液顏色。

1. 取燒杯裝水半杯，再把甲、乙兩試管一起放入燒杯水中，隔水加熱，使燒杯的水煮沸。觀察甲、乙兩試管內溶液顏色的變化過程，一直到試管內溶液的顏色不再變化為止，此表示反應已完成。觀察甲、乙兩試管內溶液的顏色並記錄之。　

圖3-9 澱粉和葡萄糖的測定

【第五節】 植物怎樣製造養分

　　動物攝取食物如醣類、蛋白質或脂質進入體內，酵素將食物分解變成葡萄糖、胺基酸或脂防酸，這些養分才能被細胞吸收利用，不能被分解利用的食物渣滓則排出體外。將大分子食物分解成小分子養分並吸收利用的過程，稱為消化作用。

　　人類和其他高等動物具有專司消化作用的系統，人類的消化系統可分為下列兩大部份：

圖 3-5 消化系統

圖 3-6 胃的蠕動，藉此運動可以推動內容物
<-- 表示胃內食物前進的方向

圖 3-7 小腸內表面的放大圖

【第四節】 植物怎樣製造養分

　　在同一溫度下，分子的運動的方向是由分子濃度較高的地方往濃度較低的地方運動，這種現象稱為擴散作用，例如在一杯水中滴入紅色染液，於開始時只有滴染液的部位呈現紅色，其他部位的的水仍是無色，可是繼續觀察，可看到紅色染液從原來滴入處慢慢向四周擴散，終於整杯水均成紅色。此外，一家烤肉時四鄰皆可聞到香味，此種香味四溢也是擴散作用。擴散作用是一種自然發生的現象，它不必藉外界力量即可發生；例如上述例子，一杯水中的染液，不必藉攪拌，即可擴散到整杯水；烤肉香味不必藉風吹，即可四處飄香；如果有外界力量，如攪拌、風吹，則會加速擴散。

　　細胞膜對物質進出細胞有控制的功能。水、氣體分子（如二氧 化碳、氧氣）可通過細胞膜，藉擴散作用進出細胞膜，惟此種擴散作用與上述柒液擴散和肉香擴散有些不同，因為它們須通過細胞膜，才能擴散進出細胞。葡萄糖等物質，則不能藉擴散作用通過細胞膜（圖3-4），但可藉由細胞膜上特殊蛋白質的協助進出細胞；因此，生物所攝取的養分或本身所合成的養分，才能於細胞中被利用或儲存，而不會因擴散流失於生物體外。

圖 3-4 物質藉擴散作用進出細胞的模型圖

　　水通過細胞膜的擴散作用稱為滲透作用。生物細胞均有滲透現象，例如把紅血球放入水中，水即滲透進入紅血球，致使紅血球過度膨脹而破裂。植物根細胞雖然亦可藉滲透作用從土壤中吸取大量水分，可是因其細胞外圍有細胞壁包圍著，所以可防止細胞因吸水過度膨脹而破裂。