第二章　生物的基本構造與功能 第3節 細胞的特化與分工

前言 不論是單細胞或多細胞生物，都由細胞所構成 組成多細胞生物的細胞會分化成不同形態，而具有特定的功能 分化後的細胞彼此分工，以完成生命現象

前言 多細胞生物體是由較多的小細胞所構成 大部分多細胞生物體的細胞都很微小： 相同的體積之下，細胞愈小，數目愈多 表面積對體積的比值愈大，愈有利於氣體、養分及代謝廢物等的交換

細胞大小與物質交換的速率關係 假設三邊長分別為6 cm、1 cm、1 cm的長方體為一細胞，其表面積對體積的比值為4.33 將圖A之細胞均分成6塊，每小塊邊長為1 cm的立方體，其總表面積對總體積的比值為6 表面積對體積的比值高，有助於細胞與其環境間物質的交換

2-3.1 細胞的形態與功能之間的相互關係

動物的組織、器官及器官系統 當卵與精子在輸卵管相遇，形成受精卵，便開始不斷地分裂 整個受精卵分裂達到一定的數目後，開始分化成許多不同形態的細胞，以便行使特殊的功能

細胞的形態與功能之間的相互關係 細胞→組織→器官→器官系統→個體

組織（脊椎動物） 形態及功能區分： 皮膜組織 結締組織 肌肉組織 神經組織

皮膜組織（epithelial tissue） 細胞連接緊密，細胞間質少 這些細胞排列成單層或多層： 覆於個體體表 體腔及管道的內襯 構成腺體 具有保護吸收及分泌等功能

皮膜組織 依細胞層數與游離面細胞的形狀： 單層扁平皮膜 多層扁平皮膜 單層立方皮膜 單層柱狀皮膜 纖毛柱狀皮膜

結締組織（connective tissue） 細胞通常排列疏鬆，具豐富的細胞間質

結締組織 脂肪 疏鬆纖維結締組織 緻密纖維結締組織 硬骨 軟骨 血液

硬骨 組成：由許多同心圓的哈氏系統（Haversian system） 同心圓的中心為哈氏管，有血管及神經分布

硬骨 硬骨細胞則位於硬骨腔中，細胞間質稱硬骨質，除了含膠原蛋白外，並堆積著許多鈣質 使硬骨組織有足夠的支撐力，撐起整個個體，並保護內臟器官

軟骨 位於兩硬骨相接處，防止骨與骨之間的摩擦 軟骨位於耳朵及鼻子中 軟骨細胞位於軟骨穴中，細胞間質中則具軟骨質，這樣的構造使得軟骨兼具強度與柔軟性的支持

血液 血球：細胞部分 血漿：細胞間質，由水、鹽類及許多可溶性蛋白質所構成 血液具運輸物質、抵抗病菌入侵及凝血的功能　

脂肪 功能：具填補體腔空隙、隔熱保溫及貯存能量 脂肪細胞內約90 ％的體積儲存油脂 細胞核及細胞質皆位於細胞邊緣　　

疏鬆纖維結締組織 廣泛分布於各種組織或器官之間，充當填充組織，也可以將器官固定在特定位置，其細胞及纖維疏鬆地排列在基質中

緻密纖維結締組織 肌腱：連接肌肉與硬骨的構造 韌帶：連接兩硬骨間的構造，其組織特徵為細胞與膠原纖維緊密地平行排列，在面對不同方向的拉力時，可防止被拉散撕裂

肌肉組織（muscle tissue） 根據構造及功能可分為三類： 骨骼肌 平滑肌 心肌

骨骼肌 藉由肌腱附著在骨骼上的肌肉，為隨意肌，負責個體所有隨意識控制的運動，如上、下肢的肌肉 細胞細長、沒有分支、多核，且核位於細胞邊緣 在顯微鏡下呈明暗相間的橫紋，故被稱為橫紋肌

平滑肌 存在於心臟以外的內臟裡，如構成消化管壁的肌肉 兩端尖細、呈紡錘狀、具單核 不具橫紋，且因不受大腦意識控制，故屬於不隨意肌

心肌 構成心臟的肌肉，細胞細長、有分支、具單核，且分支連成網狀結構 兩細胞間形成心間盤（intercalated disk）的特化構造，與心臟搏動時細胞間的訊息傳遞有關 具橫紋，但屬於不隨意肌

心間盤 心肌細胞間以心間盤互相聯結，可加強心肌細胞間的結合力，避免細胞在經常性收縮時分離 心間盤處也具特殊構造，使電位在心肌細胞間可迅速傳導，達到心肌收縮的協調與一致

神經組織（nervous tissue） 組成： 神經膠細胞 神經元： 即神經細胞，是神經系統之構造和功能的基本單位 組成：由細胞體和細胞突起兩部分

神經組織（nervous tissue） 細胞體：含細胞核及大部分的細胞質 神經細胞突起： 即神經纖維，可區分為樹突和軸突 有的神經元軸突可長達一公尺以上

神經膠細胞（glial cell） 數目多於神經元的數目 功能： 支持 營養神經元 加速神經衝動的傳遞 抵抗入侵的病原體

器官 由數種不同的組織集合而成 具特定的生理功能：如心臟是循環系統的一個器官，由皮膜組織、結締組織、肌肉組織及神經組織等所組成

器官系統 幾個具特定功能的器官組成，完成特定的生理功能 以構成人體的器官系統為例，包括消化、循環、淋巴、免疫、呼吸、排泄、神經、內分泌、皮膚、骨骼、肌肉及生殖系統

植物的組織、組織系統及器官 植物體是由許多細胞所構成 分化後的體制可分為細胞、組織、組織系統及器官

組織 依據形態與功能： 分生組織 保護組織 薄壁組織 支持組織 輸導組織 後四類的組織由分生組織分裂、分化而來

分生組織（meristem） 細胞體積小，具較大比例的細胞核、細胞質濃稠及細胞壁薄等特徵，可不斷地分裂，以產生更多的細胞 它們分裂出來的細胞，一部分仍繼續留在分生區域中，以便持續產生更多細胞，其他則特化形成各種組織

分生組織（meristem）

生長點（頂點分生組織） 位在根尖或莖頂，負責初級生長，可使根、莖伸長，並與葉及花的形成有關 生長點細胞源自初生的胚，未經任何分化，因此有初生分生組織之稱

形成層 存在於裸子植物及雙子葉植物的根、莖中 分為： 維管束形成層（vascular cambium） 木栓形成層（cork cambium） 負責次生生長，可增大根與莖的直徑

次生分生組織 維管束形成層：由末分化的原形成層分化而來 木栓形成層：大多由皮層細胞分化而來 當植物達到特定發育階段時，才會表現分生能力

組織系統（tissue system） 介於組織與器官之間的構造層級，可分為三類： 表皮組織系統 維管束組織系統 基本組織系統

組織系統（tissue system） 保護組織：「表皮組織系統」 輸導組織：「維管束組織系統」 薄壁組織、支持組織：「基本組織系統」

組織系統（tissue system） 三種組織系統在整個植物體內，都是連續的分布在植物體的各個器官中 在不同器官內，各種組織系統內的細胞有不同程度的特化

表皮組織系統（dermal tissue system） 組成：排列緊密的表皮細胞 覆於根、莖、葉的最外層，具保護內部組織的功能

表皮組織系統（dermal tissue system） 莖、葉的表皮細胞外有細胞分泌的角質層，可減少植物體內的水分散失 部分表皮細胞特化成保衛細胞，形成氣孔，以利氣體進出 根部的部分表皮細胞則特化為根毛，以利吸收水分

雙子葉木本植物的莖會逐年加粗，使表皮細胞破裂，其保護作用則由木栓形成層分裂而來的木栓層取而代之 木栓形成層：由部分的皮層細胞轉變而成，可不斷向外分裂產生木栓細胞，組成木栓層　　

維管束組織系統（vascular tissue system） 木質部 韌皮部

木質部 輸送水及溶解於水的鹽類，兼具支持植物體的功能 包含：導管及假導管兩種死細胞。

導管 導管細胞連接而成 上下細胞相接處的細胞壁完全消失或形成穿孔板

管胞（假導管） 為兩端尖細的長形細胞，細胞與細胞間以尖細的末端彼此重疊

導管與管胞 導管與管胞均具非均勻增厚的次生細胞壁 形成的紋理不同而有螺紋及梯紋等

韌皮部 包含： 篩管 伴細胞 活細胞，具輸送有機養分的功能　　

韌皮部 篩管由篩管細胞連接而成，上下細胞相接處的細胞壁形成篩板 篩板上及細胞側邊的細胞壁上有許多篩孔，兩相鄰篩管的細胞質可以互相流通

韌皮部 篩管細胞雖然是活細胞，但缺乏細胞核 伴細胞： 每一個篩管細胞旁有非輸導性的細胞 具細胞核，可協助篩管的運輸 篩管、伴細胞之間以大量的原生質絲作為通道

基本組織系統（ground tissue system） 填充於表皮組織系統和維管束組織系統之間 包括： 薄壁細胞 厚角細胞 厚壁細胞

薄壁細胞 大量存在於植物體內，舉凡根、莖、葉、花、果實及種子的柔軟部分 分化後的薄壁細胞通常不具分裂能力，細胞較圓而壁薄 細胞與細胞之間有空隙

薄壁細胞功能 葉肉細胞可行光合作用種子的胚乳可貯藏養分 根及莖的皮層亦有儲存養分的功能 有些細胞尚有分泌的功能

厚角細胞 多分布於草本植物莖的表皮內側，為活細胞，僅具初生細胞壁 細胞彼此間的接角處細胞壁特別增厚，含豐富的纖維素及果膠質，使得厚角細胞柔韌，可強化支持力並具可塑性，較具彈性

厚壁細胞 具次生細胞壁，細胞壁均勻增厚，含豐富的纖維素及木質素，支持力強 厚壁細胞包括纖維細胞和石細胞等，纖維細胞細長且成束存在組織中

厚壁細胞 恆春地區曾大量種植瓊麻，抽取其纖維製作麻 亞麻纖維及棉花纖維可製作布料 石細胞存在於堅果的外殼或種皮中 梨、釋迦的果肉中也含石細胞，使得果肉質地有沙沙的咬感

器官 被子植物的器官包括： 營養器官：根、莖、葉 生殖器官：花、果實、種子 這些器官分別由不同的組織系統以特定的方式所組成