歡迎來到生物的組織層次!
延展部分——本章屬於2025年初中科學課程的延展部分內容。
你的身體由數以萬億計的微小細胞組成。但一堆細胞並不等於一個人!在本章,你會學習細胞怎樣組成組織,組織怎樣構成器官,以及器官怎樣合作組成系統,令你得以生存。你會認識四個主要器官——肺、胃、腦和心臟,以及四個系統:呼吸系統、消化系統、神經系統和轉運系統。一起來爬生命的階梯吧!
1. 生命的階梯:由細胞到你
在「細胞─生物的基本單位」一章,你學過細胞會分裂、生長和分化成不同種類的細胞。現在我們再往上走。生物由小至大,可分為五個組織層次:
1. 細胞——生物的基本單位(例如:肌肉細胞)。
2. 組織——一群相似的細胞一起工作(例如:肌肉組織)。
3. 器官——不同的組織合作完成一項工作(例如:心臟)。
4. 系統——不同的器官一起工作(例如:轉運系統)。
5. 生物體——由多個系統組成的完整生物(例如:你!)。
細胞 \(\rightarrow\) 組織 \(\rightarrow\) 器官 \(\rightarrow\) 系統 \(\rightarrow\) 生物體
比喻:想像香港的一幢屋邨大廈。一塊磚就像一個細胞。一幅由很多相似磚塊砌成的牆就像組織。一個房間就像器官——它需要不同部分(牆、地板、窗和門)一起配合。一個單位,包括廚房、浴室和睡房,就像一個系統。整幢大廈就像生物體。
記憶口訣:「細、組、器、系、體」——由小到大,就像一級一級爬上五級樓梯:細胞、組織、器官、系統、生物體。
重點小結:細胞組成組織,組織組成器官,器官組成系統,多個系統合起來便成為一個完整的生物體。
2. 組織:由特化細胞組成的團隊
組織是由一群相似的細胞組成,這些細胞有特別的構造,並一起執行特定的功能。細胞的形狀與它們的工作互相配合——這就是「形態與功能」。以下是三個例子。
神經組織——身體的信差
神經組織由神經細胞組成。神經細胞又細又長,末端有很多細小的分支,所以能把電訊息(稱為神經脈衝)迅速地傳到身體各部分。神經組織存在於腦、脊髓和神經中。有些由脊髓伸延到腳趾的神經細胞長約1米!
肌肉組織——負責活動的團隊
肌肉組織由長形的肌肉細胞組成,這些細胞能夠收縮(變短)和放鬆。當肌肉細胞一起收縮時,便會拉動身體部分,產生活動。肌肉組織有三種:
骨骼肌——附在骨上;在你想活動時移動手和腳。
心肌——只存在於心臟壁;一生不停收縮,也不會疲倦。
平滑肌——存在於胃、腸和血管的壁;不需要你去想便會自動工作。
骨組織——強壯的支撐者
骨組織由活的骨細胞組成,骨細胞周圍有含豐富鈣化合物的堅硬物質。這令骨骼十分堅固,能夠支撐身體、保護柔軟的器官(頭骨保護腦;肋骨保護心臟和肺),並與肌肉合作產生活動。由於骨是活的組織,而且有血液供應,所以骨折後能慢慢自我修復。
你知道嗎?成年人的骨骼有206塊骨。初生嬰兒的骨比這個數目多,但其中一些會隨着嬰兒成長而融合在一起。
其他組織
血液是一種液態組織,負責把物質運送到身體各部分。上皮組織覆蓋在身體的表面,例如胃的內壁。植物也有組織,例如把水分和養料運送到植物各部分的維管組織。
重點小結:組織是一群相似的特化細胞,一起執行一種功能——神經組織傳遞訊息,肌肉組織產生活動,骨組織負責支撐和保護。
3. 器官:不同組織的合作
器官是由多種不同組織組成的結構,這些組織一起執行特定的功能。各種組織互相合作,就像一支足球隊的球員一樣。
例子:胃由甚麼組成?
胃壁的肌肉組織攪拌和混合食物。
腺組織製造含有酸和酶的消化液。
上皮組織覆蓋胃的內壁。
神經組織控制肌肉和腺體。
血液把氧和養料帶給這些組織的所有細胞。
認識四個主要器官
肺——位於胸腔內的兩個海綿狀器官,受肋骨保護。肺內有數以百萬計的微小氣囊,氧在這裏由空氣進入血液,而二氧化碳則由血液進入空氣中。
胃——位於腹腔上部、呈J形的肌肉囊。它可以把食物儲存數小時,並攪拌食物,再利用消化液繼續消化食物(消化作用在口腔已經開始)。胃酸還能殺死食物中的很多病菌。
腦——受頭骨保護,主要由神經組織組成。腦是身體的控制中心:它接收來自感覺器官的訊息、作出決定、發出指令,並讓我們思考、學習、記憶和感受。
心臟——一個中空的肌肉泵,大小約如你的拳頭,位於胸腔內兩肺之間。心臟每跳動一次,便把血液經血管推送到身體各部分。
你知道嗎?如果你的心臟每分鐘跳動約70次,一天便會跳動約100,000次:\(70 \times 60 \times 24 \approx 100\,000\)。
重點小結:器官由不同的組織合作組成。肺負責交換氣體,胃負責儲存和消化食物,腦負責控制身體,心臟負責泵血。
4. 系統:器官的團隊合作
系統是由一組不同的器官組成,它們一起執行一項主要的生命功能。以下是人體四個重要的系統。
呼吸系統
主要部分:鼻(和口)、氣管、支氣管、小支氣管、氣囊、肺、肋骨、肋間肌和橫膈。
空氣的路徑:鼻 \(\rightarrow\) 氣管 \(\rightarrow\) 支氣管 \(\rightarrow\) 小支氣管 \(\rightarrow\) 肺內的氣囊。
角色:把氧帶入身體,並排走二氧化碳。鼻內的毛和黏液能阻隔塵埃和病菌。橫膈(肺下方的一片肌肉)和肋間肌能改變胸腔的大小,令空氣進出肺部。所以,牽涉呼吸的器官主要是肺,並由鼻、氣管、橫膈和肋間肌協助。
消化系統
主要部分:口腔(牙齒和唾腺)、食道、胃、小腸、大腸、直腸和肛門,並由肝臟和胰臟協助。
角色:把食物分解成細小、可溶的物質,這些物質主要在小腸被吸收進入血液。未被消化的廢物經肛門排出體外。
神經系統
主要部分:腦、脊髓和神經,並與眼、耳和皮膚等感覺器官連接。
角色:偵測身體內外的變化,傳遞神經脈衝,並控制和協調身體的各種活動。腦和脊髓組成中樞神經系統;脊柱保護脊髓。例子:如果你碰到熱鑊,你的手會在一瞬間縮開!
轉運系統
主要部分:心臟、血管和血液(又稱為循環系統)。
血管:動脈把血液運離心臟;靜脈把血液運回心臟;微血管是管壁很薄的微細血管,血液和細胞之間的物質交換在這裏進行。
血液:紅血球運載氧;白血球對抗病菌;血小板幫助血液凝固;血液的液體部分(血漿)運載已消化的養料、二氧化碳和其他物質。
角色:把氧和已消化的養料運送到每一個細胞,並帶走二氧化碳和其他廢物。
重點小結:呼吸系統帶入氧,消化系統提供養料,轉運系統把兩者送到每一個細胞,而神經系統則控制一切。
5. 團隊合作維持生命
沒有一個系統可以獨自工作。每一個細胞都需要穩定的氧和養料供應來釋放能量,而細胞產生的廢物也必須被移走。各個系統分工合作,共同完成這些工作。
個案研究:陸運會100米賽跑
神經系統:你的耳朵偵測到起步的訊號,腦便把訊息傳到腿部的肌肉。
肌肉:迅速收縮,需要更多能量。
呼吸系統:你呼吸得更快、更深,以吸入更多氧和排出更多二氧化碳。
轉運系統:你的心跳加快,把氧和養料更快地送到肌肉。
消化系統:你早餐吃的食物(可能是一個菠蘿包!)已被消化和吸收,為血液提供肌肉釋放能量所需的養料。
如果其中一個系統出現問題,其他系統也會受影響。例如肺部受損時,心臟便要更努力工作,才能供應足夠的氧。
你知道嗎?香港水域的中華白海豚雖然生活在海中,但和我們一樣用肺呼吸。牠們必須游到水面,經頭頂的噴氣孔呼吸空氣。
重點小結:各個系統互相依賴,一起為每個細胞提供所需,維持整個生物體的生命。
常見錯誤
常見錯誤1:「組織就是任何一群細胞。」不完全正確!組織是一群相似的細胞,具有特別的構造,並一起執行特定的功能。
常見錯誤2:「一個器官只由一種組織組成。」錯——器官由多種不同的組織組成。例如心臟有心肌、神經組織、上皮組織和血液。
常見錯誤3:「呼吸和呼吸作用是同一回事。」不是!呼吸是把空氣吸入和呼出肺部。呼吸作用在細胞內進行,利用氧分解食物以釋放能量。呼吸為呼吸作用提供所需的氧。
重點回顧
1. 細胞 \(\rightarrow\) 組織 \(\rightarrow\) 器官 \(\rightarrow\) 系統 \(\rightarrow\) 生物體。
2. 組織=一群相似的細胞,具有特別的構造和功能(例如:神經、肌肉、骨)。
3. 器官=不同的組織一起工作(例如:肺、胃、腦、心臟)。
4. 系統=不同的器官一起執行一項主要的生命功能。
5. 呼吸系統吸入氧、排走二氧化碳;消化系統把食物分解成細小、可溶的物質;神經系統偵測變化並控制身體;轉運系統把氧和養料送到細胞,並移走廢物。
6. 各個系統互相依賴。做得好——你已經爬完整條生命的階梯了!