組織與生理

輸血的危機-上

輸血(Blood Transfusion)的危機-上
臺北市私立天主教達人女子高級中學生物科陳雅慧老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

血液屬結締組織,包含血球及血漿兩部分,總量佔人體體重的1/13左右。人體內的氧氣、養分、廢物、激素及抗體等物質均需靠血液來運送,若大量失血會導致人體有生命危險,因而需要輸血。目前輸血可針對患者的需求,進行不同血液成分的輸入,例如全血(whole blood)、紅血球濃厚液(packed RBC)、洗滌紅血球(washed RBC)、白血球濃縮液(WBC concentrate)或血小板濃縮液(platelelt concentrate)等。在進行輸血治療前,通常血源都經過基本的檢驗,以確保安全,但沒有絕對安全的血液,輸血還是有產生感染及其他併發症的危險,輸血常見的問題如下:

(一)溶血反應:

人的血型是依據紅血球(red blood cell, RBC)上所具有的可遺傳抗原(antigen)來作分類,若輸入的血源血型與患者的血型不一致,就會發生溶血反應,可能導致患者死亡。
目前國際輸血協會認可的血型有三十種,包括超過600種抗原,但最常用也最重要包括『ABO血型系統』以及『Rh血型系統』。下表詳列血型分類:

作用光譜

作用光譜 (Action Spectrum)
臺中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

太陽的不同色光稱為光質,它們具有不同的波長,根據1986年R. E. Kendrick 與G. H. M. Kronenberg的研究資料“Photo morphogenesis in Plant”中,提到了不同光質對植物生理的影響(如下表)。

圖一圖片來源:http://www.cbu.edu/~seisen/Photosynthesis.htm

圖二圖片來源:http://www.cbu.edu/~seisen/Photosynthesis.htm

植物激素(Plant Hormone)

植物激素(Plant Hormone)
國立台南第二高級中學生物科王昭均老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

植物激素又稱植物荷爾蒙,微量濃度下即可對植物產生某種生理作用,亦可以人工合成結構及作用相似的化學物質,作為「植物生長調節劑」,例如:萘乙酸(NAA)及二氯苯氧基乙酸(2,4-D);萘乙酸可抑制馬鈴薯在儲藏時期發芽、防止果樹早期落果,並能促進人工單性結果;而二氯苯氧基乙酸可作為雙子葉除草劑,低濃度時具有生長素的作用,促進植物生長,而高濃度時,卻會殺死雙子葉植物。

目前較為常見的植物激素有五大類,包括:生長素、吉貝素、細胞分裂素、離層素和乙烯,植物生長素可應用在刺激插枝植物生根及提高其存活率、協助嫁接、促進人工單性結果、防止落葉落果及作為植物組織培養的成分;經吉貝素處理後的果實,如葡萄,可使節間變長而讓果粒有較寬的空間生長,進而使果實長得比較大;另一方面亦可使果粒間排列疏鬆通風良好,減少病蟲害傳染的發生;細胞分裂素可應用於延長花卉蔬果的保存期限及作為植物組織培養的成分,而離層素可使幼苗暫時休眠,運送時比較不會受到傷害,乙烯則能催熟果實。

植物自交不親合(Self-Incompatibility)

植物自交不親合(Self-Incompatibility)
國立嘉義女子高級中學生物科林鈺婷老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

植物移動力弱,面對逆境時無法及時逃離;為了能提高個體的存活率使物種得以繁衍之目的,增加後代的遺傳多樣性以適應多變的環境著實重要。但因大多植物的雌蕊、雄蕊生長在同一朵花上,容易發生自交而減少子代的遺傳多樣性,因此部分植物演化出自體或親緣相近個體的花粉避免與雌蕊授粉的生理機制,稱為自交不親合。其作用機制與動物的免疫機制類似,都需先辨識自我和非我,不同的是動物的免疫是為了排除非自身的抗原,而自交不親合是排除來自自體的花粉。

自交不親合有兩種方式,第一種是配子體自交不親合(gametophytic self-incopatibility),由花粉自己阻礙自身的發育現象;自我辨識使花粉管內的RNA被分解而停止生長或是雌蕊內的RNA水解酵素進入花粉管中,使RNA被水解,例如:茄科、薔薇科和一些豆科植物;第二種是孢子體自交不親合(sporophytic self-incompatibility),柱頭的表皮細胞會抑制花粉的萌發,推測參與此反應的物質位於花粉粒表面,其來源是雄蕊花藥孢子體組織產生,例如:十字花科植物中常見。

豆科血紅素(Leghemoglobin)-下

豆科血紅素(Leghemoglobin)-下
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

請參閱豆科血紅素(Leghemoglobin)-上

在根瘤中進行的固氮作用的反應式如下:

由上式可見固氮作用需要消耗能量(ATP),而此反應式需要固氮酵素(nitrogenase)的催化。固氮酵素對氧氣極為敏感,很容易被氧氣破壞而失去活性。於是,固氮作用需要氧氣產生能量,和固氮酵素需要避開氧氣方能催化反應,兩者之間似乎產生矛盾。

這兩難的問題由豆科血紅素解決了!根瘤中的豆科血紅素,其血基質和氧氣的高親和力,攜帶大量氧氣供細胞行呼吸作用,製造大量ATP,使固氮作用順利進行。同時血基質和氧氣結合,也可以降低根瘤內的游離氧氣濃度,以避免固氮酵素受氧氣的抑制。因此在豆科植物根瘤中,豆科血紅素負起了輸送和調節氧氣濃度的雙重功能。

豆科血紅素 -上

豆科血紅素 (Leghemoglobin)-上
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

提到血紅素(hemoglobins),大部分的人都知道這是讓人體血液呈現紅色的一種色素,它具有攜帶氧氣的功能,滿足人體細胞對於氧氣的需求。越來越多的科學研究顯示,不僅是脊椎動物具有血紅素,在整個生物界,就連植物,都具有這種含有鐵的球蛋白。在豆科植物的根部,常會看到一顆顆稱為根瘤(legume nodules)的構造,把根瘤剖開接觸到空氣後,它就會呈現紅色(圖一)。這神奇的顏色轉變,就是跟血紅素有關,這種只存在豆科植物根瘤中的血紅素,稱為豆科血紅素(leghemoglobin)。

植物的發育(The Growth of Plants)-下

植物的發育(The Growth of Plants)-下
台中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

請參閱植物的發育(The Growth of Plants)-上

二、按位置分類
1.頂端分生組織(apical meristem):位於根莖的頂端,而側根和側枝也有自己的分生組織。胚胎時期的頂端分生組織是原分生組織,後來位於根莖頂端的則是屬於初生分生組織。

2.居間分生組織(intercalary meristem):位於植物體永久組織間,保持分裂能力。屬於居間分生組織的有莖的節間和葉的基部具有潛在分生能力的細胞、維管束形成層,還有根的中柱鞘(Pericycle)。

3.側生分生組織(lateral meristem):指的是植物體軸側面周圍的一些細胞,本來在最終分化後已停止分裂活動,後來到一定時期(如次級生長)或某種情況(植物體受到損傷)。側生分生組織包括維管束間分生組織(interfascikular cambium)、木栓形成層(cork cambium/phellogen),植物受傷後分生能力被重新激活的分生組織(wundcambium),推動某些植物非正常的次級生長和單子葉植物次級生長的分生組織。

4.擬分生組織(meristemoid):只具有分生能力的個別細胞,常見於皮質間。葉子的氣孔、根表皮上的根毛(由表皮的根毛細胞形成)就是擬分生組織活動的結果。

植物的發育(The Growth of Plants)-上

植物的發育(The Growth of Plants)-上
台中市立向上國民中學自然領域郭章儀老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

植物的分生組織(meristem)按來源來分類,可劃分為原分生組織(urmeristem)、初生分生組織(primary meristem)和次生分生組織(secondary meristem)。按位置劃分則有頂端分生組織(apical meristem)、居間分生組織(intercalary meristem)、側生分生組織(lateral meristem)和擬分生組織(meristemoid)。

一、按來源分類
1.原分生組織(urmeristem):對此概念有兩種不同的意見,一是認為只有原始細胞才算是原分生組織。但另一種意見認為,植物在胚胎期,胚芽胚根的頂端分生組織及其衍生的細胞,都可算作原分生組織。但無論如何,原分生組織是植物一切器官組織的來源。

2.初生分生組織(primary meristem):原分生組織進一步分裂分化形成初生分生組織。它們在離根莖的頂端分生組織一定距離的位置可被劃分為原表皮層、基本分生組織和原形成層(procambium)。它們分別進一步分化為皮系統,基本組織系統和維管系統(vascular system)。這些系統構成了植物的初生結構(primary structure),植物之一階段的生長過程被概括為初級生長(primary growth)。

3.次生分生組織(secondary meristem):原形成層在形成維管束組織後,保留在維管束中間,在初生木質部外,初生韌皮部內,被稱為維管束形成層(vascular meristem)。當植物進行次級生長(secondary growth)的時候,維管束形成層連同維管束間恢復分生能力的薄壁組織細胞共同構成維管束形成層。維管束形成層向內分化成次生木質部,向外形成次生韌皮部。

世代交替

世代交替 (Alternation of Generations)
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

陸生植物的生活史中,二種多細胞性的植物體相互產生對方,分別稱為配子體 (gametophyte)世代和孢子體 (sporophyte)世代,兩種世代的植物體交替出現這種生殖方式就稱為世代交替 (alternation of generations)。

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