生物的运输作用TransportinOrganisms市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

生物運輸作用生物運輸作用(Transport in Organisms)複細胞生物對運輸系統需要 生物集體流動系統 哺乳類動物循環系統第1页第1页複細胞生物對運輸系統需要複細胞生物對運輸系統需要(Need for transport system in multicellular organism)n簡單及細小生物/單細胞生物 -其體積十分細小 -表面面積與體積百分比大，體內細胞 與外界距離近 -物質藉擴散作用快速進出體表，進行 物質交換 無需運輸系統在體內將物質運送 第2页第2页 -物質交換機制:1)被動過程/物理作用 (passive/physical process)-擴散作用(氧、二氧化碳、營養素等)-滲透作用(水份)2)主動過程(active process)-主動運輸 -胞吞、胞吐 第3页第3页n體積大而構造複雜複細胞生物 -其體積十分龐大 -表面面積與體積百分比小，體內細胞 與外界距離增长 -物質不能藉擴散作用進出體表，並擴 散至所有細胞 -需要一特化運輸系統，以長途及快 速办法，在體內將物質運送n運輸作用(Transport)-將物質在體內運送過程 第4页第4页n物質在複細胞生物內運輸機制:集體流動(Mass flow)-物質以溶解或懸浮狀態在體內運輸 -集體流動 -相同速度 -動力:兩地點間壓力差/濃度差 第5页第5页生物集體流動系統生物集體流動系統(Mass flow system or organism)n維管植物:維管系統(木質部、韌皮部)n木質部-運輸水份及礦物鹽離子 -動力:蒸騰牽引力、根壓n韌皮部-運輸有機養料(主要為蔗糖)-動力:機制未明，需耗用能量第6页第6页n動物:n消化系統-運輸食物及水份 -動力:消化道壁蠕動n呼吸系統-運輸氣體 -動力:呼吸肌肉n血管系統-運輸血液 -動力:血管/心肌收縮n淋巴系統-運輸淋巴液 -動力:骨骼肌活動第7页第7页 普通特徵及結構 血液及血管 血液循環 心臟 組織物質交換 淋巴系統哺乳類動物循環系統哺乳類動物循環系統(The circulatory system in mammals)第8页第8页n動物循環系統含有下列相同特徵:1.有一流體組織-血液 2.含有伸縮性構造 -擠壓血液 通常是一特化血管/心臟 3.可予血液流經/循環管道 -血管普通特徵及結構普通特徵及結構(General characteristics&structure)第9页第9页 n哺乳類動物循環系統組成部份:1.血管(blood vessels)-形成一網路 -使血液在管道內流動 2.血液(blood)-攜載物質，促進物質在體內循環運輸 3.心臟(heart)-泵 -收縮 -產生動力 -推動血液在血管內流動推動血液在血管內流動第10页第10页血液血液(Blood)n是一活流體組織n亦是一混合液n人體內約有 5 L 血液n成份:1)血細胞(佔 45%血液體積)懸浮在血漿中 2)血漿(佔 55%血液體積)第11页第11页血漿成份血漿成份(Composition of blood plasma)n特徵:為一液體、呈淡黃色、鹼性n成份:1)主要-水份(90%)2)其它物質(10%)-包括:蛋白質、礦物鹽離子、消化產物、營養素、排泄廢物、激素等n有些物質在血液中常維持穩定濃度、有些卻不第12页第12页(1)水份水份(Water)-90%n功用:1.淋巴液主要成份2.提供水份予組織細胞3.運送溶解物至全身4.協助保持血壓及血量第13页第13页(2)血蛋白血蛋白(Plasma proteins)-7%n種類:1.血清蛋白(serum albumins)-非常大量-功用:a)吸附血漿內鈣質 b)保持血液滲透潛能第14页第14页2.血清球蛋白(serum globulins)-種類:a)-:吸附血液中甲狀腺素、膽紅素 b)-:吸附鐵質、膽固醇、維生素 A、D、K c)-/抗體:免疫作用 :吸附抗原、組織胺 第15页第15页n3.凝血酵素原(prothrombin)n-活化成凝血酵素:是凝血過程催化劑n-參與凝血作用n4.血纖維蛋白原(fibrinogen)n-參與凝血作用n-在凝血作用中活化成不溶血纖維蛋白n5.酵素 n-催化各種不同代謝活動第16页第16页(3)礦物鹽礦物鹽(Minerals)-3%n包含:Na+、K+、Mg2+、H2PO4-、HPO4-、n PO43-、Cl-、HCO3-、SO42-n功用:a)協助調節血液內滲透潛能及 pHn b)對細胞產生不同影響n如:Ca2+-是凝血因子n -功用:負責協調肌肉收縮n :影響神經細胞敏感度n :影響細胞形態第17页第17页n但有些物質在血漿中成份卻不穩定，如:被生產/製造/分泌至血液中;:從血液中除去n包括:1)溶解後消化產物 :2)溶解排泄產物 :3)維生素 :4)激素第18页第18页(1)營養素營養素(Nutrients)n經吸取後存在於血液中n在血液中濃度並不穩定n是可溶消化後產物n包括:a)消化後產物-葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、膽固醇 b)維生素、礦物鹽、水份 第19页第19页(2)可溶排泄物可溶排泄物 (Soluble excretory wastes)n經代謝作用產生廢物n由血液攜載至排泄器官除去，在血液中濃度並不穩定n包括:a)含氮廢物-尿素、尿酸、氨，等 b)HCO3-二氧化碳在血液中存在形式 第20页第20页(3)激素激素(Hormones)n是訊息傳遞一種途徑n是一化學份子:蛋白質、或脂肪n由內分泌腺(endocrine glands)分泌，經血液運輸至不同目標器官n 在血液中成份並不穩定n 第21页第21页血細胞血細胞(Blood cells)n種類種類:1)紅血球紅血球(red blood cells)2)白血球白血球(white blood cells)3)血小板血小板(blood platelets)第22页第22页第23页第23页(1)白血球白血球(White blood cells)n特徵:體積較紅血球大 :數量較少(7000/ml 血液)n構造:有細胞核n功用:主要負責身體防衛n種類:可分為兩大類:1.顆粒白血球(72%)2.無顆粒白血球(28%)第24页第24页第25页第25页n壽命:只有數天n製造地點:主要在骨髓n破壞地點:1)被細菌消滅地方 2)經腸道流失 3)隨尿液流失第26页第26页(i)顆粒白血球顆粒白血球(Granulocytes)n生產地點:主要在骨髓內n形狀:不規則n構造:細胞核呈多葉狀，顆粒狀細胞質n特徵:進行變形運動 -擠過微血管壁至組織細胞間n種類:可分為三種:1)嗜中性細胞(70%),4900/mm2 2)嗜曙紅細胞(1.5%),105/mm2 3)嗜鹼性細胞(0.5%),35/mm2 第27页第27页(a)嗜中性嗜中性白血球白血球(neutrophils)n亦俗稱為吞噬細胞(phagocytes)n功用:活躍地巡察，將外物及細菌吞噬並消化n特徵:進行藉變形運動(ameoboid movement)-擠過微血管壁 -進入受感染部位組織細胞間 -進行吞噬作用(phagocytosis)-這過程稱為血細胞滲出(diapedesis)第28页第28页吞噬作用吞噬作用(Phagocytosis)n主要由嗜中性細胞帶出n破損血細胞及組織細胞-釋出一些化學物質 -吸引嗜中性細胞n嗜中性細胞亦能辨別入侵細菌n血漿蛋白調理素(opsonins)附在細菌表面，使細菌更易被辨認n肝臟、脾臟及淋巴結內有巨噬細胞(macrophages)，能進行吞噬作用n巨噬細胞及嗜中性細胞形成體內網狀表皮系統(reticulo-endothelial system)第29页第29页第30页第30页第31页第31页(b)嗜曙紅嗜曙紅血球血球(eosinophils)n數量:當人處於敏感時(如:哮喘)-腎上腺皮層激素刺激 -數量 n功用:含有抗組織胺(anti-histamine)n特徵:內有顆粒狀細胞質 -使曙紅染劑將細胞質染成紅色第32页第32页(c)嗜鹼性嗜鹼性白血球白血球(basophils)n功用:1)產生組織胺(histamine)2)產生肝素(heparin)-是一種抗凝血劑n特徵:內有顆粒狀細胞質 -使亞甲藍染劑將細胞質染成藍色 第33页第33页第34页第34页肝素肝素(Heparin)n避免凝血作用發生一種物質n在血漿中濃度很低n由結締組織、及肝臟產生n作用:避免凝血酵素原 -凝血酵素 避免血纖維原白原-血纖維蛋白 n在醫學上是一種抗凝血劑(anti-coagulant)第35页第35页(ii)無無顆粒白血球顆粒白血球(Agranulocytes)n形狀:規則n構造:細胞核呈卵狀/蠶豆狀 :細胞質內無顆粒n種類:可分為兩種:1)單核白血球(4%),280/mm2 2)淋巴球(24%)%),1680/mm2 第36页第36页(a)單核白血球單核白血球(monocytes)n構造:細胞核呈蠶豆狀n特徵:能藉變形運動擠過微血管壁 -受感染及發炎部位組織細胞間n功用:吞噬病原體及體積大外物第37页第37页第38页第38页第39页第39页(b)淋巴淋巴球球(lymphocytes)n構造:細胞核呈圓球狀，只有少許細胞質n特徵:1)不能進行變形運動 2)壽命較長(數天-數年)n功用:產生抗體 -1)引發免疫反應 2)器官排斥 3)殺死腫瘤細胞第40页第40页(2)血小板血小板(blood platelets)n形成:巨核細胞 -細胞碎塊 -在脾臟破壞 (megakaryotes)n形狀:不規則、呈扁平狀、沒有細胞核、並沒血紅蛋白n功用:傷口處刺激凝血機制 -避免血液流失 -避免病原體入侵 第41页第41页凝凝血作用血作用(blood clotting)n當組織被傷害時，血液從傷口流出，但凝固成血凝塊n但血液在血管內不會凝固亦同樣主要n其機制相當複雜，牽涉 12 個不同凝血因子，協調帶出n若血液中除去血纖維蛋白原，血液被稱為血清(serum)n血友病(haemophilia)-遺傳病n -是一隱性突變基因n -缺乏/少许凝血因子n -傷口流血不止第42页第42页凝凝血作用血作用(blood clotting)第43页第43页(3)紅血球紅血球(red blood cells)n數量:5,000,00/ml 血液 (與個人年齡、性別、及健康狀況有關)n顏色:呈紅色(攜載血紅蛋白，提升血液載氧功效)n特徵:體積細小(直徑 7um/微血管直徑)n狀狀:雙陷盤狀-提供最大表面面積予 O2 擴散進出第44页第44页第45页第45页n構造(在人類):1)無細胞核 -提供較大空間攜載血紅蛋白 2)細胞膜薄 -氣體可快速擴散進出 3)細胞膜具彈性 -容許略改形狀，擠過窄細 微血管 n功用:1)運送 O2 2)運送 CO2n產生地點:骨髓 1)胎兒-所有骨塊也有生血組織(haemopioetic tissue)2)成人-只有盆骨、肋骨、胸骨、脊椎骨、鎖骨、肩胛骨、及頭骨才有生血功效第46页第46页n破壞地點:肝、及脾n壽命:只有 3-4 個月壽命n分解過程:-1)蛋白質 -氨基酸 2)鐵質-以鐵蛋白貯存在肝臟 -從新組合成新紅血球/細胞色素 3)其它部份 -分解為兩種色素(膽紅素、及 膽綠素)，隨膽汁經腸道排泄第47页第47页(a)氧氣運送氧氣運送(Transport O2)nO2 在水中溶解度 =0.58ml O2/100 ml 血液n亦隨 ToC，而 nO2 在哺乳類動物體內溶解度更低 =0.46ml O2/100 ml 血液n有些動物血液內有呼吸色素:-與 O2 有很高親合力 -呼吸色素+O2 -氧合呼吸色素 -血液載氧量 -可逆，能離解將氧釋出第48页第48页n n血紅蛋白血紅蛋白(haemoglobin)haemoglobin)-是一種呼吸色素 -存在於脊椎動物紅血球內/無脊椎動 物血漿內 -能有效地吸取 O2，及將 O2 釋出:O2 高(如:呼吸面)血紅蛋白+氧氣 -氧合血紅蛋白 HbO8 HB-N-HCOO-+H+n 血紅蛋白 氨甲西先血紅蛋白 第52页第52页3)以 HCO3-運送 (85%)CO2 +H2O -H2CO3 -H+HCO3-動脈 -支動脈 -微血管 -支靜脈 -靜脈 -心臟第55页第55页第56页第56页第57页第57页n血管壁構造:可分為下列三層組織 1)內膜 -是一薄層 -鱗狀上皮 2)中膜 -由平滑肌及彈性纖維組成 3)外膜 -由纖維結締組織及膠原纖維組成 第58页第58页(a)動脈動脈(Artery)n運送血液離開心臟n中膜較厚，由彈性肌肉組織組成n管腔較窄小n無瓣膜(肺動脈及大動脈除外)n血壓較高，以脈搏性流動n血流較快速n血量最低n運送帶氧血(肺動脈除外)第59页第59页第60页第60页第61页第61页第62页第62页(b)靜脈靜脈(Vein)n運送血液回心臟n中膜較薄，由膠原纖維組成，只有少許肌肉及少许彈性纖維n管腔較大n沿其內壁有半月瓣 -避免血液倒流 -促使血液以單方向流固心臟n血壓較低，不以脈搏性流動n血流較慢n血量增长n運送無氧血(肺靜脈除外 )第63页第63页第64页第64页第65页第65页第66页第66页(a)動脈動脈(Artery)n運送血液離開心臟n中膜較厚，由彈性肌肉組織組成n管腔較窄小n無瓣膜(肺動脈及大動脈除外)n血壓較高，以脈搏性流動n血流較快速n血量最低n運送帶氧血(肺動脈除外)第67页第67页第68页第68页第69页第69页(c)c)微血管微血管微血管微血管(Capillary)Capillary)第70页第70页第71页第71页第72页第72页n連繫著支動脈及支靜脈n在血液及組織間進行物質交換n血管壁並沒有外膜及中膜，並沒有彈性纖維，內膜只由鱗狀上皮細胞/內層細胞組成n管腔最細小n無瓣膜n血壓及血流逐漸，並不以搏脈性流動n血量大n混合著有氧血及無氧血第73页第73页哺乳類動物血液循環哺乳類動物血液循環哺乳類動物血液循環哺乳類動物血液循環(Blood circulation in mammals)Blood circulation in mammals)第74页第74页第75页第75页哺乳類動物血液循環哺乳類動物血液循環(Blood circulation in mammals)n雙循環雙循環(double circulation):血液在體內完毕一次循環時，會循兩條途徑運行n雙循環由兩部份組成:n1)肺循環肺循環(pulmonary circulation)-是血液在肺部及心臟間血液循環 2)體循環體循環(systemic circulation)-是身體各部位(除肺部外)與心臟 間血液循環第76页第76页第77页第77页第78页第78页n肺循環(pulmonary circulation)n體循環(systemic circulation)如:腎系統(renal system):肝系統(hepatic system)n雙循環優點優點:1)分隔帶氧血及無氧血，保持血液高分隔帶氧血及無氧血，保持血液高 載氧量載氧量 2)維持血液高血壓及高流速維持血液高血壓及高流速 第79页第79页哺乳類動物心臟哺乳類動物心臟哺乳類動物心臟哺乳類動物心臟(The mammalian heart)The mammalian heart)心肌 構造 心搏週期 心搏率控制第80页第80页特徵特徵(Characteristics)n位置:胸腔內、兩肺間、胸骨下n功用:抽壓血液在體內循環第81页第81页心臟組織結構心臟組織結構(The tissue structure of the heart)第82页第82页n由心肌(cardiac muscle)、結締組織、及細小血管組成n心肌纖維細胞(cardiac muscle cell):內有 1-2 個細胞核、大量肌絲/肌原纖 維、及大量粒線體 :具分支-能與其它心肌纖維相交 -連繫成一複雜網絡 -使心縮訊息快速擴散 -促進整個心房或心室同时收縮 :以間盤與鄰心肌細胞連接 第83页第83页心臟外構造心臟外構造心臟外構造心臟外構造(External structure of the heart)External structure of the heart)第84页第84页第85页第85页圍心膜圍心膜(Pericardium)n功用:保護心臟n包圍著心臟薄膜，呈錐形、囊狀n並沒有彈性n由兩層組織構成:1)外層-非彈性，由白色纖維組成 -避免心臟過份伸張/充血 2)內層-為雙層薄膜 -內膜貼在心臟表面，外膜附在 外層上第86页第86页圍心膜腔圍心膜腔(Pericardial cavity)n是圍心膜與心臟間空隙n內充滿圍心膜腔液，由圍心膜分泌 n功用:心臟跳動時心臟壁與組織間造成 摩擦力第87页第87页冠狀動脈及靜脈冠狀動脈及靜脈(Coronary artery&vein)n是位在心臟表面上動靜脈血管n冠狀動脈(coronary artery)-供應 O2 及營養素予心臟n冠狀靜脈(coronary vein)-將廢物及 CO2 帶離心臟第88页第88页第89页第89页心臟內構造心臟內構造心臟內構造心臟內構造(Internal structure of the heart)Internal structure of the heart)第90页第90页第91页第91页第92页第92页心臟內構造心臟內構造(Internal structure of the heart)n分為四個空腔:1)心耳(atria)-左心耳、右心耳 2)心室(ventricle)-左心室、右心室n膈膜(septum)-心臟中間厚壁，將有氧及無氧血分隔n乳突肌、腱索 -预防瓣膜翻進心房n心瓣(valves)-避免血液倒流 -尖瓣(cuspid valves)、半月瓣(semi-lunar valves)第93页第93页第94页第94页心搏週期心搏週期心搏週期心搏週期(Cardiac cycle)Cardiac cycle)定義 時間及速率 心搏率控制 心搏週期不同階段第95页第95页定義定義(Definition)n心臟利专心肌交替地收縮(心縮 systole)和放鬆(心舒 diastole)，將血液泵壓 n是一連串節奏性活動/顺序n在一次心搏時間內發生第96页第96页時間及速率時間及速率(Time&rate)n一次心搏週期時間=0.8 sn心搏率=1/心搏週期所需時間n人類正常心搏率=60-80/minn心搏率隨不同人仕年齡、身體狀況、活動、代謝率等而有所改變n如:運動時，心搏率可 至 100-150/min第97页第97页控制控制(Control)n由起搏黠引發和控制n起搏點位於心臟內第98页第98页(1)心房收縮期心房收縮期(Atrial systole)n兩心房同時收縮 -心房容積 -P 心室 -使尖瓣開啟 -血液被泵壓至心室n心房於收縮後隨即放鬆第99页第99页(2)心室收縮期心室收縮期(Ventricular systole)n兩心室马上同時收縮 -心室容積 n-P 大動脈、及肺動脈 -使半月瓣開啟 -血液被泵壓至動脈，流出心臟第100页第100页n-P 心房 -使尖瓣關閉(避免血液倒流回心耳)-產生第一下心跳聲“立”-乳突肌收縮 -拉緊腱索 -避免瓣膜翻進心房n兩心室於收縮後隨即放鬆 -進入心舒期第101页第101页(3)心舒期心舒期(Diastole)-0.4 sn兩心室肌肉同時放鬆 -心室容積 -P 使半月瓣關閉(避免血液倒流回心室)-產生第二下心跳聲“立”n心房肌肉亦同時放鬆 -心房容積 -P 血液由靜脈流入心房 第102页第102页n心房逐漸充血擴大 -心房內血壓 心室 -迫使尖瓣開啟 -有些血液亦流進正在放鬆心室第103页第103页第104页第104页刺激心臟及心縮機制刺激心臟及心縮機制(Mechanism of heartexcitation&contraction)心搏率肌原性控制 心搏率調節第105页第105页心搏率肌原性控制心搏率肌原性控制(Myogenic control of heartbeat rate)n是所有脊椎動物特徵n即心搏由心臟本身引發及控制，而不是由心臟外神經系統n發現:將剖出心臟放在有氧格林氏液 中，並恆定在 37oC -沒有神經系統及內分泌系統 控制下仍可繼續搏動 -心臟具肌原性第106页第106页竇房結竇房結/S-A 結結(Sino-atrial node)n位置:右心房，靠近大靜脈入口處n組成:由少许排列鬆散心肌纖維細胞組 成 :心肌纖維細胞內有少许肌原纖維、及從自主神經系統而來神經末梢n心搏率可由自主神經系統協調及改變第107页第107页n功用:是起搏點 :發出使心臟收縮/心搏神經訊息 -傳送至鄰近心肌細胞-收縮 -經心房內心肌纖維細胞網絡傳 送(v=1 m/s)-兩心房差不多同时收縮 第108页第108页第109页第109页房室結房室結/A-V 結結(Atrio-ventricular node)n位置:右心房，S-A 結之下n組成:與 S-A 結相同(即由少许排列鬆散 心肌纖維細胞組成)n房室膈(atrio-ventricular septum):完全將心房肌纖維完全與心室肌分隔 (A-V 結這部份除外)nA-V 束:提供唯一通道予神經脈衝從心房 至心室(約 0.15 s 遲延)-心室收縮緊隨心房收縮進行第110页第110页第111页第111页n凱氏束(bundle of His):由一束特化心肌纖維組成 :從 A-V 結伸延出來 :亦與 A-V 結連接n蒲耶氏組織(Purkyne tissue):由凱氏束細分更幼分支 :神經脈衝可快速沿此組織傳送至心室各 部份(v=5 m/s)-左右心室接受神經脈衝-同时收縮n心室收縮 :心臟下尖 -向上擴展 -整個心室第112页第112页第113页第113页心搏率調節心搏率調節心搏率調節心搏率調節(Regulation of heartbeat rate)Regulation of heartbeat rate)神經控制 非神經/化學性控制 運動影響第114页第114页心搏率調節心搏率調節(Regulation of heartbeat rate)n起搏點/S-A 結引發心搏n身體可調節心搏率 -在不同身體狀況下維持一穩定血流，保持體內平衡n主要由兩大系統控制:n 1)神經控制(nervous control)n 2)化學性控制(chemical control)第115页第115页與心搏率有關詞彙與心搏率有關詞彙(Terms related to heartbeat rate)n心搏率(cardiac rate):心臟於一單位時間內心搏速率n心搏量(stoke volume):心臟在單一次心搏時血液輸出量n心輸出量(cardiac output):心臟於一單位時間內血液輸出量 :=心搏量 x 心搏率第116页第116页心搏率神經控制心搏率神經控制(Nervous control of heartbeat rate)第117页第117页第118页第118页第119页第119页