欢迎来到生物的组织层次!
延展部分——本章属于2025年初中科学课程的延展部分内容。
你的身体由数以万亿计的微小细胞组成。但一堆细胞并不等于一个人!在本章,你会学习细胞怎样组成组织,组织怎样构成器官,以及器官怎样合作组成系统,令你得以生存。你会认识四个主要器官——肺、胃、脑和心脏,以及四个系统:呼吸系统、消化系统、神经系统和转运系统。一起来爬生命的阶梯吧!
1. 生命的阶梯:由细胞到你
在“细胞─生物的基本单位”一章,你学过细胞会分裂、生长和分化成不同种类的细胞。现在我们再往上走。生物由小至大,可分为五个组织层次:
1. 细胞——生物的基本单位(例如:肌肉细胞)。
2. 组织——一群相似的细胞一起工作(例如:肌肉组织)。
3. 器官——不同的组织合作完成一项工作(例如:心脏)。
4. 系统——不同的器官一起工作(例如:转运系统)。
5. 生物体——由多个系统组成的完整生物(例如:你!)。
细胞 \(\rightarrow\) 组织 \(\rightarrow\) 器官 \(\rightarrow\) 系统 \(\rightarrow\) 生物体
比喻:想象香港的一栋住宅大楼。一块砖就像一个细胞。一幅由很多相似砖块砌成的墙就像组织。一个房间就像器官——它需要不同部分(墙、地板、窗和门)一起配合。一套住宅单元,包括厨房、浴室和卧室,就像一个系统。整栋大楼就像生物体。
记忆口诀:“细、组、器、系、体”——由小到大,就像一级一级爬上五级楼梯:细胞、组织、器官、系统、生物体。
重点小结:细胞组成组织,组织组成器官,器官组成系统,多个系统合起来便成为一个完整的生物体。
2. 组织:由特化细胞组成的团队
组织是由一群相似的细胞组成,这些细胞有特别的构造,并一起执行特定的功能。细胞的形状与它们的工作互相配合——这就是“形态与功能”。以下是三个例子。
神经组织——身体的信差
神经组织由神经细胞组成。神经细胞又细又长,末端有很多细小的分支,所以能把电信号(称为神经冲动)迅速地传到身体各部分。神经组织存在于脑、脊髓和神经中。有些由脊髓伸延到脚趾的神经细胞长约1米!
肌肉组织——负责活动的团队
肌肉组织由长形的肌肉细胞组成,这些细胞能够收缩(变短)和放松。当肌肉细胞一起收缩时,便会拉动身体部分,产生活动。肌肉组织有三种:
骨骼肌——附在骨上;在你想活动时移动手和脚。
心肌——只存在于心脏壁;一生不停收缩,也不会疲倦。
平滑肌——存在于胃、肠和血管的壁;不需要你去想便会自动工作。
骨组织——强壮的支撑者
骨组织由活的骨细胞组成,骨细胞周围有含丰富钙化合物的坚硬物质。这令骨骼十分坚固,能够支撑身体、保护柔软的器官(头骨保护脑;肋骨保护心脏和肺),并与肌肉合作产生活动。由于骨是活的组织,而且有血液供应,所以骨折后能慢慢自我修复。
你知道吗?成年人的骨骼有206块骨。新生儿的骨比这个数目多,但其中一些会随着婴儿成长而融合在一起。
其他组织
血液是一种液态组织,负责把物质运送到身体各部分。上皮组织覆盖在身体的表面,例如胃的内壁。植物也有组织,例如把水分和养料运送到植物各部分的维管组织。
重点小结:组织是一群相似的特化细胞,一起执行一种功能——神经组织传递信息,肌肉组织产生活动,骨组织负责支撑和保护。
3. 器官:不同组织的合作
器官是由多种不同组织组成的结构,这些组织一起执行特定的功能。各种组织互相合作,就像一支足球队的球员一样。
例子:胃由什么组成?
胃壁的肌肉组织搅拌和混合食物。
腺组织制造含有酸和酶的消化液。
上皮组织覆盖胃的内壁。
神经组织控制肌肉和腺体。
血液把氧和养料带给这些组织的所有细胞。
认识四个主要器官
肺——位于胸腔内的两个海绵状器官,受肋骨保护。肺内有数以百万计的微小肺泡,氧在这里由空气进入血液,而二氧化碳则由血液进入空气中。
胃——位于腹腔上部、呈J形的肌肉囊。它可以把食物储存数小时,并搅拌食物,再利用消化液继续消化食物(消化作用在口腔已经开始)。胃酸还能杀死食物中的很多病菌。
脑——受头骨保护,主要由神经组织组成。脑是身体的控制中心:它接收来自感觉器官的信息、作出决定、发出指令,并让我们思考、学习、记忆和感受。
心脏——一个中空的肌肉泵,大小约如你的拳头,位于胸腔内两肺之间。心脏每跳动一次,便把血液经血管推送到身体各部分。
你知道吗?如果你的心脏每分钟跳动约70次,一天便会跳动约100,000次:\(70 \times 60 \times 24 \approx 100\,000\)。
重点小结:器官由不同的组织合作组成。肺负责交换气体,胃负责储存和消化食物,脑负责控制身体,心脏负责泵血。
4. 系统:器官的团队合作
系统是由一组不同的器官组成,它们一起执行一项主要的生命功能。以下是人体四个重要的系统。
呼吸系统
主要部分:鼻(和口)、气管、支气管、细支气管、肺泡、肺、肋骨、肋间肌和膈肌。
空气的路径:鼻 \(\rightarrow\) 气管 \(\rightarrow\) 支气管 \(\rightarrow\) 细支气管 \(\rightarrow\) 肺内的肺泡。
角色:把氧带入身体,并排走二氧化碳。鼻内的毛和黏液能阻隔尘埃和病菌。膈肌(肺下方的一片肌肉)和肋间肌能改变胸腔的大小,令空气进出肺部。所以,牵涉呼吸的器官主要是肺,并由鼻、气管、膈肌和肋间肌协助。
消化系统
主要部分:口腔(牙齿和唾液腺)、食道、胃、小肠、大肠、直肠和肛门,并由肝脏和胰脏协助。
角色:把食物分解成细小、可溶的物质,这些物质主要在小肠被吸收进入血液。未被消化的废物经肛门排出体外。
神经系统
主要部分:脑、脊髓和神经,并与眼、耳和皮肤等感觉器官连接。
角色:侦测身体内外的变化,传递神经冲动,并控制和协调身体的各种活动。脑和脊髓组成中枢神经系统;脊柱保护脊髓。例子:如果你碰到热锅,你的手会在一瞬间缩回!
转运系统
主要部分:心脏、血管和血液(又称为循环系统)。
血管:动脉把血液运离心脏;静脉把血液运回心脏;毛细血管是管壁很薄的微小血管,血液和细胞之间的物质交换在这里进行。
血液:红血球运载氧;白血球对抗病菌;血小板帮助血液凝固;血液的液体部分(血浆)运载已消化的养料、二氧化碳和其他物质。
角色:把氧和已消化的养料运送到每一个细胞,并带走二氧化碳和其他废物。
重点小结:呼吸系统带入氧,消化系统提供养料,转运系统把两者送到每一个细胞,而神经系统则控制一切。
5. 团队合作维持生命
没有一个系统可以独自工作。每一个细胞都需要稳定的氧和养料供应来释放能量,而细胞产生的废物也必须被移走。各个系统分工合作,共同完成这些工作。
个案研究:运动会100米赛跑
神经系统:你的耳朵侦测到起跑的信号,脑便把信息传到腿部的肌肉。
肌肉:迅速收缩,需要更多能量。
呼吸系统:你呼吸得更快、更深,以吸入更多氧和排出更多二氧化碳。
转运系统:你的心跳加快,把氧和养料更快地送到肌肉。
消化系统:你早餐吃的食物(可能是一个菠萝包!)已被消化和吸收,为血液提供肌肉释放能量所需的养料。
如果其中一个系统出现问题,其他系统也会受影响。例如肺部受损时,心脏便要更努力工作,才能供应足够的氧。
你知道吗?香港水域的中华白海豚虽然生活在海中,但和我们一样用肺呼吸。它们必须游到水面,经头顶的喷气孔呼吸空气。
重点小结:各个系统互相依赖,一起为每个细胞提供所需,维持整个生物体的生命。
常见错误
常见错误1:“组织就是任何一群细胞。”不完全正确!组织是一群相似的细胞,具有特别的构造,并一起执行特定的功能。
常见错误2:“一个器官只由一种组织组成。”错——器官由多种不同的组织组成。例如心脏有心肌、神经组织、上皮组织和血液。
常见错误3:“呼吸和呼吸作用是同一回事。”不是!呼吸是把空气吸入和呼出肺部。呼吸作用在细胞内进行,利用氧分解食物以释放能量。呼吸为呼吸作用提供所需的氧。
重点回顾
1. 细胞 \(\rightarrow\) 组织 \(\rightarrow\) 器官 \(\rightarrow\) 系统 \(\rightarrow\) 生物体。
2. 组织=一群相似的细胞,具有特别的构造和功能(例如:神经、肌肉、骨)。
3. 器官=不同的组织一起工作(例如:肺、胃、脑、心脏)。
4. 系统=不同的器官一起执行一项主要的生命功能。
5. 呼吸系统吸入氧、排走二氧化碳;消化系统把食物分解成细小、可溶的物质;神经系统侦测变化并控制身体;转运系统把氧和养料送到细胞,并移走废物。
6. 各个系统互相依赖。做得好——你已经爬完整条生命的阶梯了!