和蔡任圃(艦長)一起討論高中生物教材教法

為何腎臟中的緻密斑是偵測濾液中的鈉離子濃度？ 本文將收入於 《生物學學理解碼Ⅱ》 近腎絲球細胞偵測到血壓下降，或緻密斑偵測到遠曲小管的濾液滲透壓下降，都會引發 RAAS 反應，使血壓回升。為何濾液的滲透壓 (Na + 濃度 ) 下降要引發血壓的增加？許多教師以 " 血液滲透壓的下降，會造成血量減少而降低血壓 " 來解釋，此解釋適當嗎？為何不直接偵測血液滲透壓而是偵測濾液？而且血壓與滲透壓兩個不同的概念，要如何整合到同一個調節系統？ 一、近腎絲球器的組成與功能 腎臟中的 近腎絲球器 (juxtaglomerular apparatus) 包含了近腎絲球細胞 (juxtaglomerular cell) 與緻密斑 (macula densa) 。 近腎絲球細胞為入球小動脈的管壁細胞，可偵測入球小動脈的血壓；緻密斑是由遠曲小管管壁細胞組成，可偵測遠曲小管內濾液的滲透壓 (Na + 濃度 ) 。濾液從腎絲球經過濾作用而形成，由鮑氏囊收集後匯入近曲小管，經亨耳環管 ( Henle's loop) 進入遠曲小管，遠曲小管從入球小動脈與出球小動脈所圍出的空間中穿過，使得緻密斑與 近腎絲球細胞相鄰，而形成近腎絲球器 ( 圖一 ) 。 圖一   近腎絲球器的位置與組成。   當近腎絲球細胞偵測到入球小動脈血壓下降，或是 緻密斑 偵測到遠曲小管的滲透壓下降，就會 引發近腎小球細胞分泌腎素 (renin) ，腎素是一種酵素，可將肝臟所分泌的一種血漿蛋白 ─ 血管收縮素原 (angiotensinogen) ，經催化轉變成血管收縮素 (angiotensin) ，血管收縮素可透過各種生理反應 ( 圖二 ) ，使血管收縮與血量增加，進而使血壓回升。這個生理反應所引發的反應包含引發醛固酮 (aldosterone) 的分泌與作用，所以稱為腎素 - 血管收縮素 - 醛固酮系統 (renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS) ， RAAS 主要的功能是在血壓下降時引發血壓回升，以維持血壓的恆定。   圖二   血管收縮素引發各種生理反應，使血管收縮與血量增加，使血壓回升。   二、為何腎臟濾液的滲透壓下降與 RAAS 的引發有關？ 引發 RAAS 的作用的原因，除了...

  運動終板 (motor end plate) 是指哪一處的構造？   依據以下各生理學教科書的定義，運動神經與肌纖維交接處稱為「神經肌肉會合處 (neuromuscular junction) 」，此結構相當於突觸，而「運動終板 (motor end plate) 」是指神經肌肉會合處中面對運動神經軸突末梢的肌細胞細胞膜區域，相當於是突觸後的細胞膜區域。 l    甘龍生理學 ( Barrett, et al ., 2010 ) ： the motor end plate , the thickened portion of the muscle membrane at the junction l    人體生理學 ( Sherwood, 2016 ) ： The entire axon terminal ending (all the fine branches with terminal buttons) fits into a shallow depression, or groove, in the underlying muscle fiber. This specialized underlying portion of the muscle cell membrane is called the motor end plate ( ❙ Figure 7-5). l    醫學生理學 ( Boron and Boulpaep, 2017 ) ： a motor nerve axon contacts each muscle fiber near the middle of the fiber to form a synapse called the neuromuscular junction . The specialized region of sarcolemma in closest contact with the presynaptic nerve terminal is called the motor end plate . l    解剖與生理學 ( Tortora and Derrickson, 20...

  4-2 P.121 小百科「費洛蒙」的用意為何？ 提問： P121 小百科，請問課本放「費洛蒙」的用意為何？建議可進一步說明其與激素的關聯、差異，這樣才可將小百科與後續課文串連。 回覆： 此小百科放在 「 4-2 內分泌系統 」 章節的一開始 「 4-2.1 激素的成分與作用 」 下，有以下兩個目的： 1. 訊息傳遞不僅限於體內 ( 個體內 ) ，也作用於體外 ( 個體間 ) ：除了體內的激素可作為訊息分子外，許多分泌至體外的化學分子亦具有傳遞訊息的功能，例如：各種費洛蒙。 2. 訊息分子的多樣性：透過介紹各種功能的費洛蒙，與課文內所介紹的各種激素，以強調訊息分子的多樣性 。 此小百科的目的僅在使學生開放視野，欣賞多樣性之美，並不希望加重學生學習負擔，故並不強調 費洛 蒙與激素的關聯與差異等知識，以免成為考試的題材。

  1-1 P.9 圖 1-6 易 誤解成    「 單一神經元軸突會有兩種神經膠 」 是常見的現象？ 提問 ：建議在課文中說明單一神經元軸突會有兩種神經膠的情況，是發生在不同位置，避免學生誤解身體每個地方的神經元都是此情況。 回覆： 就學理上而言，人體內的運動神經大多具有髓鞘，且其神經元皆由中樞神經系統發出，再進入周圍神經系統，這些神經元包含體運動神經與自律神經的節前神經；另一方面，感覺神經將感覺訊息輸入至大腦，其神經元的軸突亦從周圍神經系統進入中樞神經系統，故「單一神經元軸突會有兩種神經膠細胞」的現象並不少見，而是周圍神經系統之神經元的常態，周圍神經系統中只有自律神經的節後神經沒有橫跨中樞與周圍神經系統的現象。 就概念陳述的層次與階段而言，本處屬於動物篇的第一章第一節，是以細胞與組織為主要概念，再銜接後段器官的內容，還未介紹神經系統的組成。此段應說明細胞與組織的類型，並說明其形態與功能的關係，不應強調這些細胞在人體中的分布，故此頁的插圖中，儘量減少細胞的數量與其他不必要的資訊，以強調細胞型態與功能在組織層次上的內容。中樞與周圍神經系統的概念雖然在國中生物課已有陳述，但建議在 4-1 神經系統的章節中再作完整的介紹，以整合相關概念。此外，為減輕師生教學負擔，本書不希望強調「單一神經元軸突會有兩種神經膠細胞」的現象，僅在 4-1 P.106 知識延長線描述中樞與周圍神經系統中髓鞘的細胞組成，也建議教師在 1-1 處僅說明「神經膠細胞可形成髓鞘」，在 4-1 處僅說明「中樞與周圍神經系統中髓鞘由不同神經膠所構成」即可，課文與附圖皆無「神經元在跨越中樞與周圍神經系統時，兩區的髓鞘是由不同的神經膠細胞所構成」的陳述，不建議過度補充。    

  低血鈣與鹼血症為何引發肌肉抽搐痙攣？ 人體血液的 Ca 2+ 濃度與酸鹼值皆須維持恆定，以維持生理作用，例如：當血液中的 Ca 2+ 濃度偏低時，或是偏鹼性時，皆會引發神經元的興奮與肌肉收縮。生活中也常聽聞因懷孕或是其他因素，使血鈣偏低時容易引發肌肉抽筋。為何低血鈣與鹼血症容易引發神經興奮與肌肉收縮？   一、低血鈣症的症狀與鈣悖論 若血液中的 Ca 2+ 濃度偏低時，稱為低血鈣症 (hypocalcemia) ，其症狀包含：增加中樞神經系統與神經末梢的興奮性，例如迷走神經系統過度興奮，引發腸絞痛等胃腸道症狀；此外低血鈣也會引發肌肉痙攣。 神經傳遞物質的分泌與肌肉的收縮皆須 Ca 2+ 的參與，而在血液中 Ca 2+ 不足 ( 濃度下降 ) 時，反而引發神經與肌肉的興奮，這個矛盾的現象稱為鈣悖論 (The calcium paradox) ，要解釋這個現象的成因，須先了解 Ca 2+ 在人體中的分布情形。   二、 Ca 2+ 的分布與濃度 人體內的鈣分布可分為細胞外與細胞內兩個區域。在細胞外的鈣除了分布於骨骼外，主要是指血液中的鈣，因各種恆定的機制作用，血液中的鈣維持著相對穩定的濃度，血鈣濃度大約 2.2 至 2.6 mM ( 約 9.4 mg/dl) ，其中大約一半的鈣與蛋白質結合，另一半的鈣是形成 Ca 2+ 的游離狀態，游離的 Ca 2+ ( 大約 1.0 到 1.3 mM ) 具有功能活性，可直接參與各種生理作用。 一般細胞內的 Ca 2+ 濃度約為 100 nM ，雖然細胞內的 Ca 2+ 濃度會因各種生理作用而有起伏，但相對於細胞外，細胞內的 Ca 2+ 濃度非常的低，細胞外與細胞內的 Ca 2+ 濃度差異可達 12,000 倍。細胞內的低 Ca 2+ 濃度，是指在細胞質液 (cytosol) 內的 Ca 2+ 濃度很低，細胞也透過將 Ca 2+ 儲存在內質網或是粒線體等胞器內，維持細胞質液內的低 Ca 2+ 濃度，例如 Ca 2+ 可在肌細胞的肌漿質網 (sarcoplasmic reticulum) 內儲存累積，肌漿質網就是由肌細胞的內質網特化而來。當肌細胞受刺激而引發肌漿質網的 Ca 2+ 進入細胞質液，可使細胞質液部分區域的 Ca 2+ 濃度瞬間增加至 1 uM 。 ...