5-2 循環作用與養份運輸

5-2 循環作用與養份運輸

2006

循環系統• 包含三個部份

液體：血液及淋巴液管路：血管及淋巴管幫浦：心臟

循環作用• 在血管或身體中，流體 ( 血液或淋巴液 ) 沿

一定方向不停流動，達成物質交換的目的，稱為循環作用。單細胞動物：細胞質流動＋擴散作用構造簡單的多細胞動物：內外二層細胞皆可直

接與外界的水分接觸→藉擴散作用和細胞質流動與外界交換物質

構造複雜的多細胞動物：具特化的循環系統 （開放式循環 or 閉鎖式循環）

5-2.1 循環系統的種類A. 開放式循環（不具微血管） B.閉鎖式循環（具有微血管）(1) 血液（血淋巴）不全在血管中流動

→血淋巴流出血管而進入血腔 →血淋巴與組織液混合 →血淋巴自心孔返回心臟(2) 血腔：佔體腔的 20% ～ 40% →大部分組織浸浴在血淋巴中

血液完全在血管中流動→血液與組織液分隔

細胞與血淋巴進行物質交換 細胞與微血管進行物質交換

ex. 節肢動物（昆蟲）、多數軟體動物

ex. 環節動物（蚯蚓）、脊椎動物、部分軟體動物（章魚、

烏賊）

開放循環系統• 節肢動物 ( 包括昆蟲與蜘蛛 ) 及大多數的軟體

動物 ( 蝸牛、貝類及牠們的近親 ) 都具有開放循環系統。它們的體液從心臟被打入一組管腔之後，即流到體組織內，在它們進入回到心臟的血管之前，會與組織液充分混合。蝸牛與貝類的體液傾注到海綿狀的網狀空間內，在此提供了廣大的擴散表面。而昆蟲的體液無法注入一個具有擴張性的空間之內 ( 因為昆蟲具有堅硬的外殼 ) 。流出的體液除了流回心臟之外無路可走。它們回到心臟後，隨即再被唧出。

閉鎖循環系統• 心臟壁與血管腔緊密結合。脊椎動物具有大口

徑的血管，作為快速運輸液體之用；另外有許多小口徑的血管，以便從容地進行擴散作用。閉鎖循環系統並非完全的密封，有一小部份的體液將由微血管濾出，微血管與周圍組織不斷的進行交換物質。另外有一套輔助的管狀網路稱為淋巴管系統 (lymph vascular system) ，回收過剩的體液及蛋白質，將它們帶回循環系統之內。

心孔

http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/textbook00.htm

心臟循環系統的演化 • 早期的動物大多為開放性的循環

系統，如魚類的循環系統，魚類的心臟為一心房一心室，當心室(ventricle) 開始收縮時，血液流到鰓的部分進行氣體交換，再將氧氣送至各處細胞，但是唯一的缺點是心室的收縮力量不足，血液流動的速度緩慢，造成氧氣運送效率不佳，這也是魚類之所以為冷血動物的原因之一。

• 在兩棲類中，心臟慢慢開始演化為一心室兩心房，心室將血液打至肺部進行氣體交換，得到氧氣的血液再流回心房從心室再度送出，只是心室並無分割，使得缺氧血與含氧血混合一起，以致氧氣的運用效率仍然不佳。

• 到哺乳類時，心臟分為兩心房兩心室，缺氧血與含氧血可以完全分離，大大的加強氧氣的利用效率。心臟可視為兩個唧筒所組成，左右兩邊扮演不同的角色。靜脈血經過右心房及右心室後打出至肺臟進行氣體交換，含有氧氣的血液再送回左心房及左心室後，運送至全身。

人類的循環系統• 心臟• 血管• 血液• 淋巴管• 淋巴液

http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/textbook00.htm

心臟• 二心房二心室（心房較薄、心室較厚），由

心膈和瓣膜隔開 • 位於兩肺之間胸腔中央偏左（心尖略為偏

左），外有強韌的圍心膜保護，圍心膜和心臟之間有心包液→潤滑心臟、減少心搏時機械性摩擦

心臟 (heart)

大動脈

肺動脈肺動脈肺靜脈肺靜脈

上大靜脈

左心房右心房

左心室

右心室

冠狀動脈 冠狀靜脈

下大靜脈南一

心臟的構造• 由心肌構成（心肌屬於不隨意肌的橫紋肌），左心室的肌肉層最厚 心房：肌肉壁較薄，收集由靜脈運回心臟的血

液 心室：肌肉壁較厚，將血液壓送至動脈

• 中膈→將心臟腔室分隔成左右兩半

心臟的瓣膜• 防止血液逆流→使血液循一定方向流動

1. 房室瓣：位於心房與心室之間（右心房 / 三尖瓣 / 右心室，左心房 / 二尖瓣 / 左心室）

2.半月瓣：位於心室與動脈之間（右心室 /半月瓣 / 肺動脈，左心室 /半月瓣 /主動脈）

• 先天瓣膜閉鎖不全、感染疾病致使後天瓣膜缺損→影響血液循環而危害身體健康

心臟剖面

http://www.xz120.com/heart1.asphttp://www.fotosearch.com/illustration/back-view.html

http://www.surgery.medsch.ucla.edu/cardiac/Clinical_Aortic%20Valve%20Replacement.shtmlhttp://cape.uwaterloo.ca/che100projects/heart/files/testing.htm

房室瓣(二尖瓣 )

房室瓣(三尖瓣 )

半月瓣半月辦 半月瓣

房室瓣

二尖瓣三尖瓣

半月瓣( 主動脈 ) 半月瓣

( 肺動脈 )

心臟跳動

http://cape.uwaterloo.ca/che100projects/heart/files/testing.htm

送到身體

來自肺臟來自肺臟

送到肺臟送到肺臟

來自身體

來自身體

三尖瓣二尖瓣

半月瓣 (肺動脈 ) 半月瓣 (主動

脈 )

笛卡爾的心臟線• r = a(1-sinθ)

當 • θ=0 度時， r =a(1-0)=a

• θ=90 度時， r =a(1-1)=0

• θ=180 度時， r =a(1-0)=a

• θ=270 度時， r =a(1+1)=2a

• 其中 a 為四截距的比值。

http://student.spjh.tp.edu.tw/sp360/Decart.htm

心臟的觀察

心搏• 心肌收縮舒張→使心臟呈現搏動

節律點（竇房結）：可產生衝動而直接引發心 搏 →由心房先收縮

位置：右心房後壁（近上腔靜脈入口處）構造：由特化的心肌構成

→直接引發心搏並控制其速率特性：節律點具神經細胞的特性→發出訊息

→先引發心房收縮 →再傳至心室而導致心室收縮

心搏 (heart beat)

http://hk.geocities.com/stbadmedical01/0029.htm

衝動傳導途徑 節律點→房室結→希氏束＋柏金氏纖維→心室收縮

心搏速率 • 60～ 80次 / 分，休息狀態 72次 / 分

1. 心房收縮→將血液自心房壓送心室心房肌肉收縮→心房內的壓力增加→血液衝開房室瓣而流入心室

2. 心室收縮→將血液自心室壓送動脈心室肌肉收縮→心房和心室內的壓力增加→血液衝開半月瓣而流入動脈

3. 心房舒張→將血液自靜脈引回心房心肌舒張→心房和心室內的壓力降低→血液流入心臟

心搏週期 • 0.86sec＝心舒期＋心縮期

心房收縮需 0.1sec→ 心房舒張需 0.76sec 心室收縮需 0.38sec→ 心室舒張需 0.48sec

心舒期 心房與心室舒張＝ 0.48s 半月瓣關閉、房室瓣開放→血液流入心房

心縮期心房收縮、心室舒張＝ 0.1s 房室瓣開放

→血液流入心室

心房舒張、心室收縮＝ 0.38s 房室瓣關閉、半月瓣開放→血液流入動脈

心輸出量 ＝每分鐘由左心室經主動脈送入體循環的總

血量正常成人仰臥休息時→每次心搏輸出血量約 70

ml劇烈運動時→心輸出量可增加數倍心搏速率＋每次心搏輸出血量→影響心輸出量

加速心搏的因素

1. 溫度：體溫升高（泡熱水、生病發燒→心 搏＞ 100次）

2. 神經：交感神經3. 血液： CO2濃度升高4. 激素：腎上腺素、正腎上腺素、甲狀腺素 心律不整：節律點訊號不規則、訊號受阻

→造成心搏過快、過慢、不規則→引起輕微的心悸、嚴重的心悸、休克、 甚至猝死

心音 (heart sound)

• 一般正常人的心音分為第一心音和第二心音。

• 第一心音主要是房室瓣關閉所發出的聲音（低而長）

• 第二心音主要是因動脈瓣 ( 包括主動脈瓣和肺動脈瓣 )關閉所發出的聲音（高而短） 。

心電圖• 引起心臟搏動的心肌電位改變

→會通過心臟周圍和身體表面，在人體表 面由電極紀錄成心電圖（ ECG ）P ：心房去極化的電位→心房收縮QRS ：心室去極化的電位→心室收縮T ：心室再極化的電位→心室舒張

• 心臟功能不正常→動作電流異常→心電圖不正常ex. 節律點快速刺激，心室不規則跳動，

房室瓣故障。

心電圖 (ECG)

http://www.merck.com/mmhe/sec03/ch021/ch021c.html

心房收縮

心室收縮

心房/心室舒張

心電圖 (ECG)

http://www.cardiologiapertutti.org/Images%20-%20010%20-%20451-500.htmhttp://www.iqb.es/galeria/arpati10.htm

人工瓣膜 ( 二尖瓣 )

http://its.med.yale.edu/mediaservices/medical/surgical.html

血管動脈

靜脈

微血管

血流的動力來源• 動脈：心臟收縮，動脈管彈性，動脈平滑肌收縮，總血量增加。

• 靜脈：靜脈瓣阻止血液逆流，周圍骨骼肌收縮（肢體活動），吸氣時胸腔擴大，呼吸運動造成腹腔壓力改變，身體位置與重力關係。

• 微血管：血液流動緩慢，僅允許一個個紅血球依次成排緩慢通過→血液與微血管壁密切接觸而有充分時間進行物質交換

可通過微血管的物質1. 白血球藉《變形運動》通過微血管細胞的

間隙→吞噬組織液中的異物2. 無機鹽、小分子蛋白質

→通過微血管細胞間的空隙→進入微血管與組織間的組織液

3. 紅血球、血小板、血漿蛋白→無法通過微血管

血管的差異

動脈

最薄

次之

最厚

動脈到靜脈

流回心房

離開心室

流動方向

微血管

靜脈 次之

最大

管壁彈性

最小

最大

次之

口徑大小

管壁厚薄

無

無

有

脈博

最慢

次之

血流速度

最快

幾乎沒有

動脈硬化

靜脈曲張

血液• 血漿—水和蛋白質• 血球—紅血球、白血球、血小板

血液•血液的組成：分為血漿和血球

血漿 --呈淡黃色、約佔 55％，其中水佔 90％，餘為溶解在血漿之（養分、廢物和抗體）物質。

血球 -- 分為紅血球（橢圓盤狀、中央薄；含血紅素，負責運輸氧氣及二氧化碳）、白血球（能吞食入侵人體的細菌，是身體防禦系統的一部份）、血小板（含促進血液凝固的物質）等三類。

血漿

血球

白血球

血小板

紅血球

http://www.pep.com.cn/200406/ca458667.htm

血液•血液的功能：分為運輸、調節體溫和保護等作用

運輸—血液將消化道吸收的營養素及肺部吸入的氧氣運送到全身的組織細胞。將組織細胞產生的二氧化碳及廢物，運到排泄器官排出體外。

調節體溫—血液將細胞活動所產生的熱運送到全身以維持體溫﹔同時運送到身體表面，將熱散發出去以調節體溫。

保護作用—白血球及存在血漿中的抗體，會對抗外來的細菌或其他致病物質以保護我們身體。

血球間的差異

外形 細胞核 大小 功能

圓球狀

雙凹圓盤狀

數目

血小板

白血球

紅血球

有 最大

次之

無

無

不規則狀

血液凝固

防禦病原體

運送氧氣

次之

最少

最多

最小

細胞與微血管間的交換

血壓 • 心臟收縮→血液衝入血管→對血管內壁產生衝擊力

收縮壓 &舒張壓

收縮壓

收縮壓平均約為 120mmHg→心臟收縮 血液衝擊動脈管產生壓力

（ 120～ 140mmHg）→心臟收縮 最接近左心室的大動脈血壓最高

舒張壓

舒張壓平均約為 80mmHg→心臟舒張 動脈管壁回彈產生之壓力

（ 70～ 90mmHg）心臟舒張

→最接近右心房的上下大靜脈血壓最低

血液循環

http://vschool.scu.edu.tw/HAPPY1/project1/course/chapter3/section4.htm

血液循環• 體循環：是身體其他部位與心臟之間的血液循環，

可進行全身細胞養分、氣體與廢物的交換。

http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/textbook00.htmhttp://vschool.scu.edu.tw/HAPPY1/project1/course/chapter3/section4.htm

血液循環• 肺循環：是肺和心臟之間的血液循環，並在

肺中進行氣體交換。

http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/textbook/textbook00.htm

冠狀循環 • 冠狀動脈起自大動脈基部、半月瓣旁：主動脈基部 ( 動脈弓 )→ 左右冠狀動脈→心臟微血管→冠狀靜脈→右心房冠狀動脈供給心臟所需的養分和氧氣：冠狀動脈將富含養分和氧氣的血液導入心臟的小動脈和微血管網

冠狀靜脈運走心臟所產生的代謝廢物：心肌產生的廢物和二氧化碳由微血管匯入冠狀靜脈而直接返回右心房

心臟 (heart)

大動脈

肺動脈肺動脈肺靜脈肺靜脈

上大靜脈

左心房右心房

左心室

右心室

冠狀動脈 冠狀靜脈

下大靜脈南一

氣球擴張術

門脈循環 (肝門循環 )

• 全由靜脈組成，將小腸吸收的養分輸入肝臟：腸脾靜脈→肝門靜脈→肝臟→肝靜脈→下大靜脈→右心房

循環系統的功能 • 從呼吸器官將 O2 運送至組織，並將 CO2 從組織運

送至呼吸器官• 將營養物質從消化系統分送至身體所有細胞• 運送廢物並將有毒物質運送至肝臟進行去毒處理，

並運至腎臟排泄• 將腺體或器官產生的激素運送至組織產生作用• 調節體溫• 凝血作用以防止血液流失• 產生抗體以保護身體免受外來細菌和病毒的侵害

淋巴系統• 淋巴系統：遍佈全身，流體不斷地離開血液，流過細胞

周圍空間，淋巴系統收集這些液體進入血液，並濾出致病物質。回收於血液裡，通過淋巴管流回靜脈的淋巴液量，平均每天三～四公升，僅是心臟壓送血液量的二千分之一。淋巴液的成分幾乎和血漿相同。不過，蛋白質含量較少。其中還包含白血球的一種淋巴球。

• 腿部受傷時，鼠蹊部的淋巴節就會腫大。因為由傷口入侵的細菌不僅會引起傷口周圍發炎，還會隨著淋巴管轉移，被鼠蹊部的淋巴管逮住。淋巴節就是不讓侵入體內的細菌或有害物質進入血液循環裡的關卡。

http://vschool.scu.edu.tw/HAPPY1/project1/course/chapter3/section4.htm

淋巴系統與血液系統的關係

血漿組織液

淋巴液

微血管微淋管

淋巴循環的動力與靜脈類似：• 骨骼肌收縮• 呼吸運動• 淋巴管瓣膜

免疫系統 • 可抵抗某些入侵的生物體，對身體提供專一的抵抗力，有 T 細胞、

B 細胞、抗體等。• 在血液和淋巴液中的淋巴球，既製造特別結合進入身體物質的抗

體，也擔任防衛身體的任務。這種功能稱為免疫。而引起免疫反應的物質就稱為抗原。淋巴球辨別抗原製造抗體時，淋巴節和脾臟便派上用場。進入淋巴管內的細菌等異物在淋巴節便被攔截，防止進入血液中。淋巴節裡各含有吞食消化異物的巨噬性細胞。如果巨噬性細胞吞噬異物，把抗原物質帶到細菌表面，淋巴球就會辨識那種抗原，啟動免疫反應。脾臟是位於左上腹部背側，比拳頭還要小一點的臟器。脾臟的功能之一事破壞老化的紅血球。紅血球中的血紅素經過代謝形成膽紅素，通過門脈送至肝臟，又被當作膽汁從肝臟排出。脾臟的另一個功能是免疫反應。白脾髓含有巨噬性細胞逮住，辨識此抗原的淋巴球就會產生抗體。免疫系統就是利用這樣的性質，非常周密地防禦身體免於入侵體內細菌的侵擾。

參考網站• http://web.holmglad.edu.hk/is/s3/body4.htm• http://163.23.212.41/~90230026/1.htm• http://www.dls.ym.edu.tw/lesson/circ.htm• http://medstat.med.utah.edu/kw/pharm/• http://163.21.26.13/128/• http://www.ctjh.tpc.edu.tw/www/9years/

health/89%B1%D0%AE%D7%A7%EB%BCv%A4%BA%AEe.ppt