IB 生物/人類健康與生理學

主題 6：人類健康與生理學

消化

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解釋為什麼大型食物分子的消化是必要的。

• 我們吃的食物並不一定能以其當前形式被我們的組織利用。它們必須被分解和重組為“人體版本”。

• 最初攝入的分子通常太大，無法被小腸絨毛吸收，因此必須分解才能被吸收。

解釋消化過程中酶的需求。如果沒有酶，消化仍然會發生，但速度會明顯減慢。

說明一種澱粉酶、一種蛋白酶和一種脂肪酶的來源、底物、產物和最佳 pH 條件。

• 酶: 唾液澱粉酶 | 胃蛋白酶 | 胰脂肪酶
• 來源: 唾液腺 | 胃壁 | 胰腺
• 底物: 澱粉 | 蛋白質 | 甘油三酯（脂肪或油）
• 產物: 麥芽糖 | 小肽 | 脂肪酸和甘油
• 最佳 pH: pH 7 | pH 1.5 - 3 | pH 7

繪製消化系統的示意圖。

概述胃、小腸和大腸的功能。

• 蛋白質的消化從胃開始，胃蛋白酶加速了這一過程。進入人體的有害細菌會被胃的酸性環境（pH 1.5-2）殺死。
• 在小腸中，酶完成了消化過程，最終產物被絨毛吸收。
• 大腸吸收水分，並將無法吸收的殘渣排出體外，形成糞便。

區分吸收和同化。

• 吸收是指食物分子穿過一層細胞，例如穿過絨毛。
• 同化是指食物真正成為身體組織的一部分。

解釋絨毛的結構與其在消化終產物吸收中的作用之間的關係。

• 它增加了小腸的表面積
• 上皮細胞只有一層薄薄的細胞。
• 微絨毛中的蛋白質通道允許食物透過協助擴散和主動運輸快速吸收。
• 血液毛細血管靠近上皮細胞，使擴散的距離很短。

運輸系統

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繪製心臟的示意圖，顯示所有四個腔室、相關的血管和瓣膜。

請參閱此處標註的圖表

描述心臟在收集血液、泵血以及瓣膜開閉方面的作用。

• 右心房舒張以接收來自上腔靜脈和下腔靜脈的血液。
• 房室瓣開啟，使血液透過收縮的心房進入右心室。
• 然後右心室舒張以接收來自心房的血液。然後它收縮以開啟肺動脈瓣。脫氧血液透過肺動脈進入肺部，以便血液被氧合。
• 血液從肺部透過肺靜脈返回心臟，現在已經氧合。
• 左心房舒張以接收血液，然後收縮以泵血並開啟房室瓣，使血液進入舒張的左心室。
• 左心室收縮以開啟半月瓣，然後血液透過主動脈進入身體其他部位。

概述心率的控制，包括起搏器、神經和腎上腺素。

• 起搏器位於右心房壁的竇房結 (SAN)。每次起搏器發出訊號，心臟都會進行一次收縮或跳動。心臟自行跳動（肌源性）。神經和激素可以向起搏器傳遞資訊：交感神經分泌腎上腺素（也稱為“腎上腺素”），它將來自大腦的資訊傳遞給起搏器，告訴起搏器加快心跳速度。另一條神經告訴它減慢速度。

解釋動脈、毛細血管和靜脈的結構與其功能之間的關係。

• 動脈

• 厚壁以承受高血壓。
• 厚厚的外層縱向膠原和彈性纖維。
• 厚厚的圓形彈性和肌肉纖維層。
• 壁伸展和回縮，使血液從心臟流向小腸。
• 狹窄的管腔有助於維持高壓。

• 靜脈

• 薄層，只有少數圓形彈性和肌肉纖維。
• 薄壁，使肌肉能夠擠壓靜脈
• 厚厚的外層縱向膠原和彈性纖維。
• 瓣膜，使血液能夠停留在其中，而不會倒流。
• 寬闊的管腔以適應血液緩慢流動。

• 毛細血管

• 有孔隙，使血漿和吞噬細胞能夠擴散進出。
• 連線靜脈和動脈
• 潮溼且薄，便於擴散，擴散距離很短。
• 狹窄的直徑和大量的毛細血管使透過擴散進行大量物質交換成為可能

血液由血漿、紅細胞、白細胞（包括吞噬細胞和淋巴細胞）和血小板組成。它們的各自功能是什麼？

• 血漿

• 血漿主要是水，約佔血液總量的 55%。
• 它是血液的主要運輸部分，利用了水的溶劑特性。
• 組成

• 鹽類（鉀、鈉、氯、鎂、碳酸氫鹽）
• 氣體（氧氣、二氧化碳）
• 血漿蛋白（白蛋白[緩衝液]、纖維蛋白原[凝血]）
• 營養物質（葡萄糖、氨基酸）
• 廢物（尿素）

• 紅細胞

• 紅細胞
• 運輸氧氣並幫助運輸二氧化碳。

• 白細胞

• 白細胞
• 吞噬細胞

• 吞噬有害的異物顆粒、細菌和死亡或垂死細胞的白細胞，從而保護身體。

• 淋巴細胞

• 脊椎動物免疫系統中的白細胞。
• 大型顆粒淋巴細胞包括自然殺傷細胞 (NK 細胞)。小型淋巴細胞包括 T 細胞和 B 細胞。

• 血小板

• 參與止血的細胞，導致血凝塊的形成。

確定至少 6 種由血液運輸的東西。

• 營養物質
• 氧氣
• 二氧化碳
• 激素
• 抗體
• 尿素。

病原體和疾病

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定義病原體

• 病原體：引起疾病的生物體或病毒。

列舉由以下各組生物體引起的疾病的示例：病毒、細菌、原生動物、真菌、扁形動物和圓形動物。

• 病毒: HIV
• 細菌: 霍亂
• 原生動物: 瘧疾
• 真菌: 癬
• 扁形動物：豬肉絛蟲
• 圓形動物: 鉤蟲

列出至少六種病原體傳播和進入人體的途徑。

1. 空氣傳播/吸入
2. 直接接觸
3. 割傷
4. 攝入受汙染的食物或水
5. 性交
6. 昆蟲
7. 輸血

描述一種人類細菌疾病的病因、傳播途徑和影響。

• 霍亂：是一種由霍亂弧菌引起的腸道傳染病。

• 病因: 霍亂是由霍亂弧菌引起的，該細菌會產生可能致命的分泌性腹瀉。
• 傳播途徑: 霍亂透過攝入受該細菌汙染的糞便傳播。汙染通常發生在汙水進入飲用水時。在發展中國家，汙水處理系統不發達，以及自然災害（如洪水）發生後，霍亂是一個嚴重問題。最近的海嘯引發了人們對霍亂的擔憂。
• 影響: 霍亂會導致致命的分泌性腹瀉和脫水。其他症狀可能包括痙攣、發燒和噁心。

解釋為什麼抗生素對細菌有效，而對病毒無效。

• 抗生素 是一種藥物，可以殺死或抑制細菌生長。抗生素會阻斷細菌的代謝途徑，抑制細胞壁形成和蛋白質合成，導致外來細菌死亡。然而，病毒不是生物，它們利用宿主細胞進行復制，而抗生素不會針對這些宿主細胞。為了用抗生素殺死病毒，人類細胞也必須被殺死。

解釋艾滋病的病因、傳播途徑和社會影響。

• 艾滋病 或獲得性免疫缺陷綜合徵是由感染人類免疫缺陷病毒 (HIV) 引起的症狀和感染的集合。

• 傳播途徑：HIV 透過粘膜與含有 HIV 的體液（如血液、精液或母乳）直接接觸傳播。傳播途徑可能包括肛交或插入式性交、輸血、受汙染的針頭或在懷孕期間傳播。大多數研究人員認為該病毒起源於撒哈拉以南非洲，但確切病因尚不清楚。
• 社會影響：對與該疾病相關的人群的恐懼和擔憂，與該疾病相關的生活方式受到攻擊，難以找到工作甚至獲得健康保險——被社會孤立。

抵禦傳染病

解釋皮膚和粘膜如何作為抵抗病原體的屏障。

• 皮膚和粘膜形成屏障，阻止大多數病原體進入人體。皮膚的其他層堅韌，形成物理屏障。這些乾燥的角質化皮膚層不利於病原體生長。皮膚還會產生一層薄薄的酸和油。粘液中含有一種叫做溶菌酶的酶，可以殺死細菌。

概述吞噬白細胞如何在血液和身體組織中吞噬病原體。

• 吞噬細胞 是一種白細胞，透過吞噬作用吞噬並破壞異物。

1. 它們可以很容易地穿過血毛細血管壁和感染部位。
2. 吞噬細胞與病原體細胞接觸，不識別其細胞壁上的糖蛋白結構。
3. 然後透過胞吞作用吞噬病原體。質膜在病原體周圍形成。
4. 病原體吞噬泡然後與含有消化酶的溶酶體結合，溶酶體分解病原體。
5. 大量的吞噬細胞形成膿液。

說明抗原和抗體的區別。

• 抗原 是能夠引起淋巴細胞產生免疫反應的大分子。
• 抗體 是漿細胞分泌的蛋白質，能夠與特定抗原結合並將其標記以清除。

解釋抗體產生過程。

• 抗體由淋巴細胞產生，淋巴細胞可以識別大量的抗原，但每個細胞只識別一種型別的抗原。每個淋巴細胞都會將它產生的部分抗體置於其細胞表面，抗原結合位點向外突出。當病原體進入體內時，其抗原會與一種型別的淋巴細胞細胞表面的抗體結合。選定的淋巴細胞會增殖，產生一群具有選擇性抗原受體的相同細胞。其中一些細胞會發育成壽命較短的漿細胞，分泌針對該抗原的特異性抗體。另一些細胞會發育成壽命較長的記憶細胞，在再次接觸相同抗原時可以快速反應。

概述 HIV 對免疫系統的影響。

• HIV 攻擊 T 細胞，T 細胞是免疫系統的一部分，對於 B 淋巴細胞的形成至關重要。病毒進入 T 細胞並在那裡複製。隨著繁殖的增加，細胞會破裂，病毒 RNA 會傳播到其他 T 細胞。病毒不斷感染並殺死其他 T 細胞，使免疫系統癱瘓。這使得通常被免疫系統控制的其他生物體能夠影響人體。

討論艾滋病的病因、傳播途徑和社會影響。

• 艾滋病的病因是 HIV 逆轉錄病毒進一步發展，最終轉變為艾滋病。
• HIV 在體外無法存活，而且不容易穿過皮膚。傳播涉及從感染者轉移到未感染者的體液。

1. 透過陰道、陰莖、口腔或腸道在陰道、肛門或口交期間的小切口或撕裂。
2. 在靜脈注射吸毒者共用的注射器上的血液痕跡中。
3. 透過胎盤從母親傳染給嬰兒，或在分娩期間的切口處或在母乳餵養期間透過母乳傳播。
4. 在輸血或使用血液製品（如用於治療血友病的 VIII 因子）中。

社會影響

• 朋友和家人遭受悲傷。
• 如果患有艾滋病的個人是養家餬口的人並且被拒絕人壽保險，家庭會變得更加貧困。
• 感染 HIV 的個人可能會受到汙名化，無法找到伴侶、住房或工作。
• 由於對艾滋病的恐懼，人口中的性行為可能會減少。

氣體交換

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說明通氣、氣體交換和細胞呼吸之間的區別。

• 通氣：是指吸氣和呼氣過程，氧氣進入肺泡（表面積大）。
• 氣體交換：是指肺泡和毛細血管之間交換氣體的過程（二氧化碳換氧氣）。
• 細胞呼吸：是指線粒體中發生的化學過程，在此過程中能量以 ATP 的形式釋放。

解釋通氣系統的重要性。

• 為了獲得生物體生存所需的氧氣並排出二氧化碳，需要通氣系統。許多小型生物體利用的表面擴散不足以滿足身體對氧氣的需求。它還需要維持肺泡中的濃度梯度。

列出適應氣體交換的肺泡特徵。

1. 細胞分泌液體，使內表面保持溼潤。
2. 表面積增加。
3. 單層細胞，擴散距離短。
4. 表面附近有密集的毛細血管網路。

繪製包括氣管、支氣管、支氣管和小支氣管以及肺部的通氣系統圖。 通氣系統圖

解釋人類肺部的通氣機制，包括內、外肋間肌、膈肌和腹肌的作用。

• （如果你不記得，你可以在考場嘗試一下。）

• 當我們吸氣時，膈肌向下移動並變平，因為腹肌放鬆（允許更多空氣進入）。胸腔容積增大，空氣流入肺部。外肋間肌收縮。
• 當我們呼氣時，腹肌收縮，膈肌變回穹窿形，向上移動。胸腔容積減小，肋間肌收縮，導致壓力升高。空氣流出以平衡壓力梯度。

穩態和排洩

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說明穩態是指將內環境維持在恆定水平或在狹窄範圍內，包括血液 pH 值、氧氣和二氧化碳濃度、血糖、體溫以及水分平衡。

• 穩態是指將內環境維持在恆定水平，保持在狹窄的範圍內。這包括血液 pH 值、氧氣和二氧化碳濃度、血糖、體溫以及水分平衡。

解釋穩態包括監測變數水平並透過負反饋機制校正水平變化。

• 穩態是指透過負反饋機制將身體維持在狹窄的範圍內。負反饋包括一個探測器，它測量要控制的特徵的值。它將資訊傳送給效應器，效應器然後採取行動。

說明神經系統和內分泌系統都參與穩態調節。

• 內分泌 系統和 神經系統 都參與穩態調節。

說明神經系統由中樞神經系統和周圍神經組成，由稱為神經元的特殊細胞組成，神經元可以快速傳導電脈衝。

• 神經系統由中樞神經系統和周圍神經組成，由稱為神經元的特殊細胞組成，神經元可以快速傳導電脈衝。

描述體溫調節，包括血液中熱量的傳遞、汗腺和皮膚動脈的作用以及顫抖。

1) 靠近皮膚的血液與環境交換熱量以保持 37°C 的體溫。

2) 血管收縮可以減少流向皮膚的血液，在寒冷天氣中儲存熱量。血管擴張會導致更多血液流向皮膚，從而冷卻身體。

3) 出汗可以冷卻身體，因為皮膚上的水分會蒸發。

4) 發抖會產生肌肉熱量。

說明內分泌系統由分泌激素的腺體組成，激素在血液中運輸。

內分泌系統由分泌激素的腺體組成，激素在血液中運輸。

解釋血糖濃度調節，包括胰島素、胰高血糖素、胰島 α 細胞和 β 細胞的作用。 1) 胰高血糖素 - 當血糖濃度低時，由胰島 α 細胞分泌，它將儲存的糖原轉化為進入血液的葡萄糖。 2) 胰島素 - 當血糖濃度高時，由胰島 β 細胞分泌，它將血液中的葡萄糖轉化為儲存的糖原。

定義排洩。

• 排洩 是指從生物體中消除代謝廢物和其他無用物質的過程。

概述腎臟在排洩和維持水分平衡中的作用。

• 人體有兩個腎臟，位於腹腔後部。每個腎臟透過輸尿管連線到膀胱，輸尿管將腎臟過濾的毒素以及多餘的水排入膀胱。腎動脈會將尿素和其他不需要的物質供應給腎臟，這些物質也會被排入膀胱，並透過腎靜脈傳送出適量的尿素、鹽和水。如果沒有腎臟，多餘的物質將無法被過濾掉，可能會對身體造成傷害。

生殖

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繪製成年男性和女性生殖系統的圖表。 女性: [1] 男性: [2]

解釋激素在調節青春期變化（睪丸激素、雌激素）中的作用，以及在月經週期（FSH、LH）中雌激素和孕激素的作用。

從出生到十歲，睪丸激素水平非常低。此後急劇上升，並開始男性青春期。這是精子產生的時間。睪丸激素在 40-50 歲之前一直保持高水平，然後逐漸下降。它還負責聲音變化、身體某些部位的毛髮生長以及肌肉的構建。雌激素導致卵子的產生，從而導致月經週期。在月經週期中，垂體分泌的 FSH 增加，這會導致卵母細胞（未成熟卵子）及其卵泡的生長。在月經開始後的兩週，由於垂體 LH 的突然和急劇增加，排卵發生。它還會導致空卵泡發育成黃體（黃體），黃體開始釋放孕激素。這負責維持和增厚子宮內膜（子宮壁）以備受精卵植入。

生殖階段結束時 FSH 和 LH 水平上升的原因。

雌激素和孕激素水平保持較低，因為在生殖階段結束時，沒有卵泡產生雌激素。在這個階段，這導致 FSH 和 LH 的產生不被抑制。高水平的 FSH 和 LH 不會導致女性過度排卵，因為卵巢對 FSH 不敏感，並且原始卵泡都退化或都被使用了。

預計男性和女性嬰兒出生數量相等的原因。

性別由性染色體決定。女性的染色體是 XX，男性的染色體是 XY。因此，卵細胞攜帶 X 染色體，精子攜帶 X 或 Y 染色體，因為它們在男性減數分裂第一次分裂時分離。一半的精子攜帶 X 染色體，一半攜帶 Y 染色體，因此受精卵的精子攜帶 X 染色體的可能性與攜帶 Y 染色體的可能性相同。

列出兩性的第二性徵。

男性的第二性徵是陰毛和腋毛的生長、喉部的生長導致聲音變低以及肌肉的構建。女性則是陰毛、陰道、乳房、骨盆、大腿和臀部的脂肪沉積、陰道分泌液以及月經週期的開始。

解釋其他激素水平如何在懷孕期間控制 FSH 水平。

另一種激素 HCG 刺激黃體的維持，從而產生孕激素。孕激素水平在懷孕期間升高，並抑制 FSH 的產生。

討論應該允許生育中心移植多少個胚胎。

減少允許移植的胚胎數量可以降低多胎妊娠的可能性，這有利於母親和孩子（或孩子）的健康，因為這類妊娠會增加他們的健康風險。將允許移植的胚胎數量限制為兩個將幾乎可以防止所有多胎妊娠，尤其是三胞胎妊娠的發生。然而，在年齡較大的母親中，多胎妊娠的風險較低，因此可以將更多胚胎移植給她們。

說明交配和受精之間的區別。

交配是指男性和女性生殖結構之間的身體接觸，這是精子從男性轉移到女性所需的，但由於使用避孕措施或不育而並非一定導致受精。受精是指男性和女性細胞核的融合，產生受精卵。

描述早期胚胎髮育到胚泡植入的過程。

受精發生，導致有絲分裂或卵裂，形成稱為桑椹胚的細胞球。桑椹胚在受精後約 4 天到達子宮。輕微的不等分裂持續到第 7 天，導致桑椹胚中間形成一個充滿液體的空間。這就是胚泡。胚泡的外層細胞被稱為滋養層，它將嵌植在子宮內膜中。

說明胎兒由羊膜囊和羊水支撐和保護。

胎兒由羊膜囊和羊水支撐和保護。

說明物質在胎盤中母體和胎兒血液之間交換。

物質在胎盤中母體和胎兒血液之間交換。

概述分娩過程及其激素控制，包括孕激素和催產素。

分娩、生產和胎盤娩出標誌著分娩的三個階段。分娩以子宮收縮為標誌，它是由一種名為催產素的激素刺激的，這種激素是由垂體分泌的，當孕激素水平下降時，它就會釋放出來。催產素導致子宮頸擴張。下一個階段生產時的收縮最強烈。在嬰兒出生後，胎盤連同其他體液和血液一起排出體外。排出的胎盤標誌著胎盤娩出。分娩和生產由催產素、孕激素和雌激素的作用控制。

描述四種計劃生育和避孕方法。[應提及化學、機械和行為的例子]。

• 化學 - 避孕藥透過抑制 FSH 和 LH 來阻止排卵。

• 機械 - 使用男性避孕套可以防止精子釋放到陰道中。另一種方法是宮內節育器 (IUD)，它可以防止受精或著床。還有絕育。在女性中，進行輸卵管結紮，將輸卵管紮起來，這樣精子就無法到達卵子，或者男性進行輸精管切除術，將輸精管切斷，防止精子釋放。

• 行為 - 戒欲的成功率為 100%，可以防止懷孕。將交配時間與女性的排卵週期同步也是防止懷孕的有效方法。

討論計劃生育和避孕的倫理問題。

有些人認為墮胎，即殺死受精後形成的胎兒是不道德的。其他人認為，懷孕的女性有權決定如何處理胎兒。

關於避孕措施使用的倫理考慮可能包括：人口過剩的考慮、對孩子（或孩子們）未來的考慮以及宗教考慮。一些宗教教導說，干預自然過程（如生育）是錯誤的。

概述羊膜穿刺術的技術。

羊膜穿刺術是指透過母親腹部用注射器抽取一些羊膜囊中的羊水。然後將這些細胞培養在組織培養基上進行研究，以製作染色體圖，然後研究這些細胞以查明是否存在任何異常。

概述體外受精 (IVF) 的過程

• 1. 在連續三週內每天注射不同的藥物以停止月經週期。
• 2. 注射大量 FSH 以刺激卵巢發育多個卵泡。
• 3. 在收集細胞前 36 小時注射 HCG 激素，使卵子成熟並鬆動。
• 4. 透過陰道抽吸從女性卵巢中取出卵子，並將它們放置在玻璃皿中。然後清洗卵子以去除血液和其他不需要的物質。然後將卵子進行培養。
• 5. 男性提供精子，由醫生收集。
• 6. 選擇最健康的精子，與卵子混合，以強制受精。
• 7. 選擇兩到三個卵子，透過陰道植入子宮。
• 8. 幾周後，進行妊娠測試。
• 9. 懷孕後期，進行掃描以查詢心跳。

討論 IVF 的倫理問題。

• 贊成 IVF - 無子女和不育的夫婦獲得了生育孩子的機會。因遺傳性疾病或不育症造成的痛苦得以減少。

• 反對 IVF - 接受 IVF 受孕的孩子的父母很可能遺傳了這種遺傳性疾病，違背了自然選擇。多餘的胚胎被殺死或捐贈給幹細胞研究。一旦受精卵被植入子宮，父母可以選擇哪些卵子會被移除，這實質上允許人類擁有定義生與死的權利。那些沒有從子宮中取出多餘卵子的父母會生下多胞胎，增加了胎兒患健康問題的風險。