主題4:生物體的運輸作用

單元貳:動物體內物質的運輸

一、循環系統的分類
動物體內的氧氣、養分必須運送給細胞使用,而細胞產生的廢物也必須被排除,如此一來動物細胞才能維持良好的運作,表現出各種的生命現象。為了達成以上的目的,動物必須仰賴由循環器官所組成的循環系統,來運送動物體內的物質。而循環系統主要可分為以下兩種類型:(請見下圖)
1
、開放式循環系統:
此系統中的血管並沒有前後連通在一起,血管直接於組織間形成開口,血液由心臟送出後,會於血管末端流入組織細胞之間,而後於另一端的血管開口又流回心臟,這樣的循環方式稱為開放式循環。例如:蝦子、昆蟲的循環系統即屬於此類。
2
、閉鎖式循環系統:
此系統血管前後相連,血液由心臟送出後,均在血管內流動,具有微血管的構造,以方便血液與組織細胞交換物質,如此反覆地進行循環,這樣的循環方式稱為閉鎖式循環。例如:蚯蚓、魚類、兩生類、爬蟲類、鳥類及哺乳類等生物即具有此類循環系統。
                           
            
圖片來源:國立編譯館
除了以上兩種循環系統以外,單細胞生物構造簡單,可以直接透過擴散作用與環境間交換氣體、養分及廢物,即可滿足生物體的需求。例如:變形蟲、草履蟲等單細胞生物。

二、人體血液循環系統-心臟、血管與血液
人體的循環系統屬於閉鎖式循環,包括血液循環系統及淋巴循環系統,將依序介紹如后。
血液循環系統是由心臟、血管和血液組成,詳細介紹如下:
1
、心臟的構造與功能:(請見下圖)
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-心室之間及心室-動脈之間,具有瓣膜的構造,可以防止血液倒流,增加心臟運輸血液的效率。心臟的肌肉可以作有規律的收縮和舒張,是血液在血管中流動的動力來源,當心臟收縮時,血液受到壓迫流入動脈中;反之,心臟舒張時,靜脈內的血液便流回心臟中,如此反覆即可使血液不斷地在血管中循環。
                    
           
圖片來源:國立編譯館
2
、血管的構造與功能:
血管負責運送血液循環全身,血管依構造與功能的不同,可以分為動脈、微血管與靜脈三種。
1)動脈:
動脈是將血液輸出心臟的血管,動脈中的血液壓力較大,所以動脈的管壁比較厚而且富有彈性,以承受較高的血壓。最粗的動脈和心室相連,然後發生分支,形成小動脈將血液輸送至身體各部。
2)微血管:
小動脈分支的末端變成微血管,微血管管壁只有一層細胞的厚度,方便血液和組織細胞間作物質及氣體的交換。
3)靜脈:
血液在微血管進行氣體與物質交換後,會逐漸匯集流入小靜脈,小靜脈逐漸匯合成大靜脈,最粗的靜脈和心房相連,將身體各部的血液送回心臟。因靜脈中的血液壓力較小,所以靜脈的管壁比動脈薄,也比較缺乏彈性。
3
、血液的組成與功能
血液由血漿和血球組成,血漿的主要成分是水和蛋白質,此外還有溶於水中的養分、代謝廢物、抗體及激素等物質。
而血球部分則包括有紅血球、白血球及血小板,三種血球的功能如下:

血球
種類

形狀

大小

數量

有無
細胞核

功能

紅血球

雙凹
圓盤狀

次之

最多

含有血紅素,可攜帶氧氣

白血球

不規
則形

最大

最少

白血球可行變形運動,穿透微血管進入組織間,吞噬入侵的病原體。有些白血球可以產生抗體,來對抗病原體。

血小板

碎片狀

最小

次之

受傷時,血小板可促使血液凝固,避免失血過多。

 

三、血液循環途徑與氣體的交換
人體血液在循環系統的流動路徑,可分為體循環與肺循環兩種,此兩種循環是同時進行的,並且在心臟交會,形成一個完整的血液循環系統,不斷週而復始的流動,來輸送動物體內的物質。(詳細過程請見下圖及說明)

圖片來源:國立編譯館


1、體循環過程:
體循環又可以稱為大循環,負責身體各部位(肺部除外)與心臟之間的血液循環,循環路徑如下:
【左心室】->大動脈->小動脈->組織周圍微血管->小靜脈->
上下大靜脈->【右心房】

當血液流經組織周圍微血管時,血液會和組織細胞間進行氣體及物質的交換,因血液中的氧氣濃度較高,細胞內的氧氣濃度較低,所以氧氣會擴散進入細胞中;而細胞內的二氧化碳濃度高於血液,所以二氧化碳會從細胞內擴散出來,進入血液中。除了氣體間的交換外,血液中高濃度的葡萄糖會進入細胞內,提供細胞利用;而細胞產生的廢物則會進入血液中,由血液帶至排泄器官排出體外。
2
、肺循環過程:
肺循環又可以稱為小循環,負責肺臟與心臟之間的血液循環,循環路徑如下:
【右心室】->肺動脈->肺部微血管->肺靜脈->【左心房】
當血液流經肺部微血管時,血液會和肺泡進行氣體的交換,肺泡內的血液充滿氧氣,所以氧氣從肺泡內擴散進入血液中;而二氧化碳則從血液中擴散進入肺泡,並從肺部排出體外。(請見下圖)

      
圖片來源:國立編譯館

 

四、淋巴循環系統
淋巴循環系統由淋巴管、淋巴結及淋巴組成。(請見下圖)
當血液流經微血管時,血液中部分的血漿會從微血管滲出進入組織細胞間,稱為組織液。組織液會慢慢地流入淋巴管中,形成淋巴(淋巴液),淋巴在淋巴管內流動,淋巴管上具有許多的淋巴結會過濾淋巴,若淋巴內含有病原體時,則會引發白血球的作用,將病原體吞噬以阻擋其蔓延。
淋巴系統與靜脈相連,最後淋巴會重新流回血液循環中,以維持血液組成的恆定。

圖片來源:國立編譯館

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