第五章物质的运输课件.ppt
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- 第五 物质 运输 课件
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1、第五章第五章 物質的運輸物質的運輸第第 1 節植物體內的運輸節植物體內的運輸第第 2 節動物體內的運輸節動物體內的運輸物質的運輸物質的運輸1.單細胞生物及構造較簡單的多細胞生物:1)擴散作用2)細胞質流動(cytoplasmic streaming)運輸進出細胞的物質2.構造複雜的多細胞生物:利用特有的組織或系統運輸物質物質運輸物質運輸1.植物:維管束組織2.動物:循環系統第第 1 節植物體內的運輸節植物體內的運輸植物體內的運輸植物體內的運輸 主要依靠維管束來完成1)木質部:運輸水分及無機鹽2)韌皮部:運輸有機養分 5-1.1 水分及無機鹽在植物體內的運輸水分及無機鹽在植物體內的運輸植物體內水
2、分的運輸植物體內水分的運輸 植物根部所吸收的水分,經由根部兩途徑的運輸方式,進入根部的木質部1)共質體2)質體外水分在木質部的運輸動力水分在木質部的運輸動力 將根部的水分運輸到葉部,作單方向的運輸且不須消耗能量1.根壓2.毛細作用3.蒸散作用根壓(根壓(root pressure)1.產生:主要是根部從土壤吸收無機鹽,因無機鹽的增加,根部細胞的滲透壓(osmotic pressure)大於土壤中的滲透壓,使土壤中的水分持續滲透入根部細胞2.根部中內皮層具卡氏帶(Casparian strip),使得水分不能向外流出,因而產生向上推擠的壓力觀察植物根壓的存在觀察植物根壓的存在v將植物莖靠近地面的
3、部位切斷,不久即可看到有液體從傷口流出根壓大小的簡易測定根壓大小的簡易測定1.將植物種植於花盆,並把植株接近地面的莖部切除,再用一支玻璃管與植物莖相接2.可觀察到玻璃管內有水柱的上升3.由水柱上升的高度可知道根壓的大小泌溢現象泌溢現象(草本植物草本植物)1.如果處在土壤水分充足,氣溫適宜,天氣潮溼而沒有蒸散作用的環境中,葉片的尖端或邊緣的水孔會有液體外泌的現象2.早晚皆可觀察到3.土壤中的含水量愈充沛,泌溢作用也愈旺盛根壓根壓1.植物體內水分上升的一種力量2.土壤含水量愈多,根壓愈大,木質部導管中的水分上升高度會愈高3.正常情況下,葉的蒸散作用,使導管中的水分快速上升,根壓的功能便無法顯現毛細
4、作用毛細作用1.一種物理現象2.水的表面張力、內聚力和附著力的共同作用,使水分可在較小直徑的毛細管中,上升到一定的高度毛細作用毛細作用v木質部的導管管徑小且具親水性的纖維素,可吸附水,因此水分會在導管中形成連續水柱v水分子上升的高度與導管的管徑成反比,即管徑愈小,水柱上升愈高蒸散作用蒸散作用1.是高大樹木水分上升最主要的動力2.葉肉細胞的水分因蒸散作用,經由氣孔而散失外界,葉肉細胞的含水量減少,導致細胞滲透壓加大3.此種滲透壓猶如一種拉力(負壓),可使莖導管中的水分持續滲透進入葉肉細胞中v導管中因水分子的內聚力、附著力和表面張力形成的連續水柱,形成蒸散流的輸送作用蒸散作用1.當蒸散作用太過旺盛
5、,蒸散拉力即使管中的壓力降低,導致溶液中的氣體釋放出來2.由於導管中溫度上升,降低氣體於水中的溶解度,即產生氣泡3.當導管中有氣泡生成時,會中斷導管中水柱的連續性,可能引起植物凋萎4.大多數植物會將氣泡經由壁孔傳到管胞,利用管胞加以排除蒸散作用蒸散作用蒸散作用1.植物地上部分主要經由氣孔進行蒸散作用2.自土壤中吸收水分,經木質部運輸到各個細胞使用,再從葉部的氣孔擴散到大氣中3.科學家將其視為一連續的體系:土壤 植物 大氣連續體水分在木質部中運輸的速度水分在木質部中運輸的速度 大部分被子植物中有導管及管胞,裸子植物中只有管胞存在1)導管是中空而無原生質的死細胞,阻力小,運輸速度快,一般為 345
6、mh2)管胞由於兩細胞相連的細胞壁未打通,阻力較大,運輸速度較慢,不到 0.6 mh影響蒸散作用的因子影響蒸散作用的因子1.大氣因子2.土壤因子3.植物因子大氣因子大氣因子v植物周圍的:1)溫度2)溼度3)風速4)日照強度土壤因子土壤因子 土壤中:1)含水量2)土壤的質地組成及結構植物因子植物因子 植物本身:1)氣孔數目2)分布3)開孔大小1)植物單位面積上的氣孔數目多,有利於蒸散的進行2)氣孔直徑較大,蒸散較快3)氣室體積愈大,蒸散愈快 蒸散作用在植物生存上,反映了植物調節水分損失以及適應逆境的能力。影響蒸散作用的因子影響蒸散作用的因子蒸散作用蒸散作用1.協助植物吸收及運輸水和無機鹽的功能2
7、.維持植物細胞的正常膨壓3.降低葉片的溫度以保持植物體的正常溫度及新陳代謝的恆定性4.協助韌皮部的物質運輸,也有助於植物的氣體交換植物的散熱作用植物的散熱作用v曾有實驗證實以藥物塗抹在番茄葉子表面,抑制了氣孔的開啟,進而抑制葉的蒸散作用結果於15分鐘內便可觀察到處理組植物葉片的溫度比對照組高出4 5-1.2 有機養分在植物體內的運輸有機養分在植物體內的運輸植物體內養分的運輸植物體內養分的運輸1.短距離運輸:細胞內及細胞間的運輸2.長距離運輸:韌皮部1)韌皮部細胞以篩管細胞及伴細胞與物質的運輸最為密切2)篩管細胞 伴細胞複合體養分的運輸養分的運輸v細胞間運輸是指細胞之間的質體外、共質體以及質體外
8、與共質體間交替進行的運輸。v例如葉肉細胞行光合作用所產生的蔗糖,可藉由這種方式將蔗糖運輸到葉的篩管細胞養分的運輸養分的運輸v共質體的運輸:主要是經由細胞與細胞間的原生質絲完成v質體外的養分進入篩管時則須消耗ATP能量篩管內的運輸篩管內的運輸1.韌皮部內的膨壓梯度差所引起的壓力流(pressure flow)2.木質部的蒸散流協助,將養分運輸到所需要的部位篩管內的運輸篩管內的運輸 例如:1.葉部所輸送的蔗糖,經由長距離的運送到根部篩管細胞中,以消耗ATP的方式將蔗糖卸出,進入根部皮層細胞2.皮層細胞:1)將蔗糖轉換為澱粉儲存2)被分解利用於生長發育等功能篩管內的運輸篩管內的運輸1.根部篩管細胞中
9、的蔗糖含量減少,滲透壓就變小2.細胞的膨壓隨之變小,這種壓力差就造成韌皮部內物質流動的動力韌皮部物質的輸送方向韌皮部物質的輸送方向1.不一定是從葉部到根部2.它是維持供源(source)與需求(sink)的關係供源供源v能夠製造並輸出養分的組織、器官或部位v例如:1)綠色植物的葉片(行光合作用)2)種子萌發期間的胚乳或子葉3)春季萌發時的二年生或多年生植物的塊根、塊莖等需求需求v消耗或貯藏養分的組織、器官或部位:例如植物的幼葉、根、莖、花、果實和發育的種子等v在同一株植物中,供源與需求是相對的,隨著生長期間的改變,供源與需求的地位有時會發生變化植物體內養分的運輸植物體內養分的運輸v例如豌豆種子
10、萌芽成幼苗時,因胚芽及胚根生長所需的養分相當多,子葉中的有機養分可同時向胚芽及胚根雙方向輸送植物體內養分的運輸植物體內養分的運輸v當幼苗長大成植株後,植株中較成熟的葉片所產生的碳水化合物即可向幼葉及頂芽等部位輸送,同時可向根部方向輸送植物體內養分的運輸植物體內養分的運輸v開花結果時,因養分需求量較大,葉片所產生的大部分養分以及根部所儲存的養分均轉向該處輸送,提供果實及種子生長所需養分的運輸養分的運輸1.植物在養分分配時,會優先供應生長快、新陳代謝旺盛的部位或器官,並且就近供應,同側運輸為主2.養分的運輸提供植物在光合作用產生的物質或貯存物質間作有效的運用,韌皮部內物質的運輸可以是雙方向的單一篩
11、管單一篩管1.物質輸送方向是單方向的2.不可能同時具由上而下及由下而上的雙方向物質輸送第第2節節動物體內的運輸動物體內的運輸體型較大的動物體型較大的動物v只靠擴散作用及細胞質流動進行養分及氣體運輸,無法滿足細胞新陳代謝的需求v在多細胞動物體內,須有更完善而快速的運輸機制,將各特化的組織及器官加以聯結,更有效率地運送各種物質動物的運輸構造及運輸方式動物的運輸構造及運輸方式 多細胞小型低等動物 如水螅:1)體壁只有兩層細胞,內外兩層細胞均可直接與外界的水接觸2)細胞可藉擴散等作用跟外界交換物質多細胞動物之運輸方式多細胞動物之運輸方式1.開放式循環系統(open circulatory system
12、)2.閉鎖式循環系統(closed circulatory system)開放式循環系統開放式循環系統1.節肢動物(如昆蟲、蜘蛛、甲殼類)及部分軟體動物(如蝸牛、蚌等)2.由心臟、血管和血腔所組成的循環系統3.缺少微血管4.血液與組織液間無明確的區隔,兩者合為血淋巴開放式循環系統開放式循環系統1.心臟收縮時,推動血淋巴由血管進入各器官間隙,而與組織細胞進行物質交換2.陸生的節肢動物有發達的氣管系統運送氣體血淋巴血淋巴1.不含血色素及紅血球2.有別於脊椎動物的紅色血液開放式循環系統開放式循環系統 甲殼綱動物用鰓進行氣體交換 血青素:1)血淋巴中含一種含銅的蛋白質2)可與氧結合,運送氧到全身細胞3
13、)含氧量高的血青素呈現淡藍色開放式循環系統開放式循環系統 蝗蟲的循環系統 包括:1.心臟2.一條背血管3.血淋巴開放式循環系統開放式循環系統v心臟呈管狀,分為數室,每室有一對心孔v組織細胞間的血淋巴由心孔流回心臟,藉心臟的收縮,經由背血管流至體內各組織間隙,與細胞交換物質,再經由心孔送回心臟v心孔上具瓣膜,可防止心臟收縮時,血淋巴由心孔逆流出去閉鎖式循環系統閉鎖式循環系統1.血液僅在封閉的管狀系統中流動,與組織液完全分開2.血流速度較開放式循環系統快 3.種類:1)環節動物:如蚯蚓2)部分軟體動物如章魚、烏賊3)脊椎動物蚯蚓蚯蚓1.消化管背腹兩側有縱走的大血管(背血管和腹血管)2.身體前端還有
14、四到五對的動脈弧,其管壁肌肉發達,收縮時能將背血管的血液推擠入腹血管,與心臟的功能類似開放式循環系統開放式循環系統v腹血管再將其中的血液送至身體的前端和後端的微血管,將養分與氧送至全身v蚯蚓的血液中含血球,血紅素含於血漿中開放式循環系統開放式循環系統1.脊椎動物皆為閉鎖式循環系統2.組成:1)心臟2)血管(動脈、靜脈、微血管)3)血液魚類魚類1.心臟只有一心房一心室2.心室將缺氧血液送至鰓處的微血管,進行氣體交換後3.充氧血由鰓處微血管會合成出鰓動脈,再送至全身各部分的微血管網,和組織細胞進行物質及氣體交換4.最後由靜脈收集送回心房兩生類兩生類1.成體,如青蛙的心臟,具兩心房一心室2.血液由心
15、室送出後,分肺循環及體循環兩種路徑3.心室中間僅具肌肉質的突起,無法將心室完全分開爬蟲類爬蟲類1.大多數有左、右兩心室之分2.兩心室間隔是不完整的心室間隔鳥類及哺乳類鳥類及哺乳類1.心臟:分為四個完整的腔室,兩心房兩心室2.缺氧血:右邊的心房和心室3.充氧血:左邊的心房和心室4.兩邊血液不相混合,具提高氧輸送到全身的優勢5-2.1 心臟和血管的構造與功能心臟和血管的構造與功能 脊椎動物的運輸作用:1)循環系統2)淋巴系統 氧、二氧化碳、養分及新陳代謝廢物等經由血液在血管內運輸血液循環系統血液循環系統 組成:1)心臟2)血管3)血液淋巴系統淋巴系統 組成:1)淋巴管2)淋巴結3)淋巴4)脾臟心臟
16、的構造與功能心臟的構造與功能 人體心臟1.位於胸腔,心尖偏左2.包括四個腔室:1)上方:心房(atrium)2)下方:心室(ventricle),其間由心膈和瓣膜隔開心臟和血管的構造與功能心臟和血管的構造與功能心臟瓣膜心臟瓣膜1)三尖瓣:隔開右心房與右心室2)二尖瓣:隔開左心房與左心室3)半月瓣:動脈與心室之間 心臟內的瓣膜,可使血液遵循一定的方向流動,避免血液回流心音心音 心搏週期(cardiac cycle):每次心臟的搏動包括心肌的收縮及舒張1)第一心音:每一心搏週期中,當心室收縮,房室瓣關閉時,因受血液衝擊,可聽到一聲長而低的聲音2)第二心音:因動脈管彈回,壓迫管內血液回流撞擊半月瓣,
17、可聽到第二聲短而高的聲音心搏心搏1.人體的心臟不需任何神經系統的直接刺激,就可不停的收縮與舒張2.這種能力來自一群特化的心肌細胞:節律點節律點節律點1.位於右心房的上腔靜脈入口處2.是一團特化心肌細胞3.具神經元的特性,每隔一段時間會自發產生興奮波(規則的電訊號),引發心搏興奮波興奮波1.先散布心房,引起左、右心房肌肉的同時收縮,再引發左、右心室同時收縮2.心電圖(electrocardiogram;ECG):人的體液是一種導體,心搏週期中,心臟所傳遞的電訊號可經體液傳導,在體表記錄得到正常心電圖正常心電圖1.P波:心房收縮時的電位變化2.QRS波:心室收縮時的電位變化3.T波:心室舒張時的電
18、位變化心搏的調節心搏的調節1.人的心搏受節律點控制2.正常成人在休息狀態每分鐘約70次3.會受自主神經、激素及溫度等的影響而改變心搏的調節心搏的調節1.情緒激動時會顯著加快,這是由於交感神經興奮,分泌正腎上腺素,促使節律點加快訊息釋放2.當副交感神經興奮時,可分泌乙醯膽鹼,使心跳變緩心搏的調節心搏的調節1.生病發燒及劇烈運動時,因體溫升高對節律點產生刺激,心搏也會加快2.激素(如甲狀腺及腎上腺素)也會增加心跳速率,協助個體應付緊急狀況心律不整心律不整 心臟跳動的節律出現不規則現象 包括:1)心跳過緩2)心跳過速 症狀:主要是心悸,可能引起休克、昏厥,甚至猝死心律不整心律不整 引發原因:1)飲用
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