中四 · 细胞生物学与组织
多细胞生物的生命活动
在多细胞生物中，细胞会特化以执行特定任务，并组织成组织、器官和器官系统，使生命活动通过分工来分担，而不是由单个细胞独自完成。
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组织层次
- 细胞，结构与功能的基本单位，例如红血球或根毛细胞。
- 组织，一群相似的细胞共同执行特定功能，例如肌肉组织或木质部组织。
- 器官，不同组织共同执行更复杂的功能，例如心脏或叶片。
- 器官系统，一群器官共同执行主要的身体功能，例如消化系统或循环系统。
- 生物体，不同的器官系统共同组成一个完整、能正常运作的生命体。
细胞特化与分工
内容标准2.3要求你把特化细胞的结构与其特定功能联系起来，并解释为什么多细胞生物需要分工。由于大型生物体不能单靠每个细胞的扩散作用来运作，细胞群会特化：有的负责吸收，有的负责运输，有的负责收缩，不需要单个细胞完成所有工作。
特化细胞的例子
| 特化细胞 | 结构特征 | 功能 |
|---|---|---|
| 根毛细胞 | 细长的延伸增加表面积 | 从土壤中吸收水分和矿物质离子 |
| 红血球 | 双凹形，无细胞核，含血红蛋白 | 在体内运输氧气 |
| 神经元 | 长轴突、树突 | 传递神经冲动 |
| 栅栏细胞 | 含大量叶绿体，紧密排列在叶片表面附近 | 承担叶片大部分的光合作用 |
如何考查
常见题目要求你按正确顺序排列组织层次，说出所描述的细胞群形成的组织或器官，或解释某种特化细胞（如根毛细胞或红血球）的结构如何适应其功能。你也可能被问到为什么大型多细胞生物需要特化的运输与交换系统，而不能单靠扩散作用。
考试风格例题
题目。精子细胞有一条长长的、密布线粒体的尾巴（鞭毛）、流线型的头部，以及顶端含有消化酶的顶体。
(a) 说出使精子细胞能够运动的特定结构特征，并说明其周围密布的线粒体的功能。(b) 说出顶体的功能。
(c) 运用「分工」一词，解释为何精子细胞能够高度特化于运动与受精，而不必自己完成所有生命活动。
参考答案。(a) 鞭毛通过摆动实现运动；其周围密布的线粒体通过有氧呼吸释放能量以驱动这一运动。
(b) 顶体释放消化酶，分解卵细胞的外层，使精子得以穿入并使其受精。(c) 由于精子细胞属于实行分工的多细胞生物，体内其他细胞与器官系统会替它处理营养、气体交换与废物排除，因此精子细胞几乎能把全部结构用于到达并使卵子受精这一单一特化任务上。
练习题
试一试。木质部导管是一种中空的管状结构，没有细胞质，管壁因一种称为木质素的防水物质而增厚。
请解释这两项结构特征各自如何适应木质部导管的功能。
考试提示
重点术语
以下第2章的术语描述了多细胞生物是如何构成与组织的：
- 细胞分化，细胞在结构上特化以执行单一功能的过程。
- 组织，一群相似的特化细胞共同协作。
- 细胞器，细胞内的特化结构，例如密布在精子尾部的线粒体。
- 细胞核，成熟红血球中缺失的细胞器，从而腾出空间容纳更多血红蛋白。
来源:SRC-DSKP-EN
常见问题
多细胞生物组织层次的正确顺序是什么？
顺序由最小到最大依次为：细胞、组织、器官、器官系统，最后是整个生物体。相似的细胞组成组织，不同的组织组合成器官，相关的器官组成器官系统，各器官系统共同运作组成完整的生物体。
为什么多细胞生物的细胞之间需要分工？
庞大的身体无法单靠一层细胞的扩散作用来满足所有需求，因此细胞特化为不同类型，每一种在结构上都适应特定任务，如吸收、运输或收缩。这种以组织和器官形式组织起来的分工，使生物体能比每个细胞都试图执行所有功能时更高效地完成生命活动。
细胞最初是如何变得特化的？
细胞通过一个称为细胞分化的过程变得特化：一个原本不太特化的细胞只启动执行某一功能所需的特定基因，并关闭其余基因，从而逐渐形成适合该任务的特定结构。这正是为何尽管体内几乎每个细胞都含有完全相同的一整套基因，神经元与红血球最终却拥有截然不同的结构与功能。
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