動物の体のつくりとはたらき
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この章で学ぶこと
第 1 学年では植物のつくりとはたらきを学びました。 中学 2 年では 動物 (とくにヒト) の体 のしくみを学びます。
私たちの体は、 食物をとってエネルギーを取り出し、 酸素を取り入れて不要なものを出し、 全身に栄養と酸素を運び、 まわりを感じて反応する — という 複数のはたらきが同時に動いている ことで生きています。
- 消化 のしくみと消化酵素のはたらきを理解する
- 栄養分が 吸収 されるしくみを知る
- 呼吸 で酸素を取り入れ、 二酸化炭素を出すしくみを知る
- 心臓 と 血液・血管 のはたらきで物質が全身に運ばれることを理解する
- 不要物が 腎臓 でこし出されるしくみを知る
- 感覚器官と 神経系 により反応が起こることを理解する
- 反射 と 意識的な反応 のちがいを説明できる
多面的に見る: 1 つの食物が体に入ってから、 消化 → 吸収 → 循環 → 呼吸 (細胞) → 排出と何段階ものしくみを通ります。 1 つずつでなく つなげて とらえることが大切です。
1. 消化と消化酵素
消化とは
口から入った食物は、 そのままでは大きすぎて体に取り込めません。 食物を 小さな粒 (分子) に分解するはたらきを 消化 といいます。
消化はつぎの 2 種類のはたらきで行われます。
| 種類 | 内容 |
|---|---|
| 物理的消化 | かみ砕く、 すりつぶす、 こなごなに動かす |
| 化学的消化 | 消化酵素 で化学的に分解する |
消化器官のつながり
口からこう門までの 1 本の管を 消化管 といい、 そのまわりに付属の消化器官 (肝臓・すい臓など) があると考えます。
| 順番 | 器官 | 主なはたらき |
|---|---|---|
| 1 | 口 | かみ砕く、 だ液を混ぜる |
| 2 | 食道 | 胃へ送る |
| 3 | 胃 | 胃液でタンパク質を分解 |
| 4 | 十二指腸 | すい液・胆汁がそそぎこまれる |
| 5 | 小腸 | 最終分解と栄養吸収 |
| 6 | 大腸 | 水分を吸収、 ふんを形成 |
| 7 | こう門 | ふんを体外へ |
3 大栄養素と消化酵素
| 栄養素 | 分解する酵素 (主なもの) | 分解後 |
|---|---|---|
| デンプン | だ液中の アミラーゼ、 すい液中のアミラーゼ | ブドウ糖 |
| タンパク質 | 胃液中の ペプシン、 すい液中のトリプシン | アミノ酸 |
| 脂肪 | 胆汁で乳化 → すい液中の リパーゼ | 脂肪酸とモノグリセリド |
大切: 胆汁 (たんじゅう) は肝臓で作られ、 胆のうにたくわえられ、 十二指腸へ出されます。 胆汁そのものには消化酵素は含まれていませんが、 脂肪を細かい粒にする (乳化) はたらきがあり、 リパーゼのはたらきを助けます。
だ液のはたらきを確かめる実験
| 試験管 | 中身 | 温度 | ヨウ素液 | ベネジクト液 |
|---|---|---|---|---|
| A | デンプンのり + だ液 | 体温 (約 40 ℃) | 反応なし | 加熱で赤褐色 (糖あり) |
| B | デンプンのり + 水 | 体温 | 青紫色 (デンプンあり) | 反応なし |
A ではデンプンが糖に変わっていることがわかります。 これがだ液中の アミラーゼ のはたらきです。
酵素は体温で最もはたらく: 高温 (約 60 ℃ 以上) で酵素はこわれてはたらかなくなり、 低温でははたらきがおそくなります。
2. 栄養分の吸収
消化で小さくなった栄養分は、 主に 小腸の内壁 で体に取り込まれます。
小腸のとくちょう
- 内側に 柔毛 という小さなひだが数えきれないほどあり、 表面積が テニスコート 1 面分 にもなる
- 表面積が広いほど吸収が速くなる
吸収の道すじ
| 栄養分 | 吸収される場所 | 入る場所 |
|---|---|---|
| ブドウ糖、 アミノ酸 | 柔毛 | 毛細血管 → 肝臓へ |
| 脂肪酸、 モノグリセリド | 柔毛で再び脂肪になる | リンパ管 → 静脈へ |
肝臓では、 ブドウ糖を グリコーゲン に変えてたくわえたり、 アミノ酸から必要なタンパク質を作ったり、 アンモニアを害の少ない 尿素 に変えたりします。
大腸のはたらき
- 主に 水分 を吸収する
- 残りをふんとしてこう門から出す
- 大腸内には 腸内細菌 が多数いて、 一部のビタミンを作る
3. 呼吸のしくみ
肺のつくり
| 部位 | はたらき |
|---|---|
| 鼻 | 空気を温め、 ほこりを取り除く |
| 気管 | 空気の通り道 |
| 気管支 | 気管が二つに分かれ、 さらに細かく枝分かれ |
| 肺 | 左右に 1 つずつ。 内部は 肺胞 という小さな袋の集まり |
肺胞とは
肺の中で気管支が行き止まりになり、 直径 0.1 〜 0.3 mm の小さな袋になったものが 肺胞 です。 ヒトの肺には約 3 〜 6 億個あり、 全部の表面を広げると約 70 m² (テニスコート半分) にもなります。
広い表面積 = 効率が良い: 小腸も肺も、 表面積を広げることで物質の受けわたしを効率化しています。 体の中で共通する工夫です。
気体の交換
肺胞のまわりには毛細血管が網の目のように走っています。 ここでつぎの 気体の交換 が起こります。
| 場所 | 入るもの | 出るもの |
|---|---|---|
| 肺胞 | 酸素 (吸う空気から血液へ) | 二酸化炭素 (血液から吐く空気へ) |
吸う息と吐く息
| 気体 | 吸う息 | 吐く息 |
|---|---|---|
| 窒素 | 78 % | 78 % |
| 酸素 | 21 % | 16 % |
| 二酸化炭素 | 0.04 % | 4 % |
| 水蒸気 | 少ない | 多い |
吐く息で鏡がくもるのは、 体内の水蒸気が多く含まれるためです。
呼吸運動
肺自身には動く筋肉がないため、 まわりの 横隔膜 と ろっ間筋 の動きで空気を出し入れします。
| 動作 | 横隔膜 | ろっ骨 | 胸の体積 |
|---|---|---|---|
| 吸う | 下がる | 上がる | 大きくなる |
| はく | 上がる | 下がる | 小さくなる |
細胞での呼吸
呼吸には 2 段階あります。
| 種類 | 場所 | 内容 |
|---|---|---|
| 外呼吸 | 肺 | 空気と血液の間で気体交換 |
| 細胞呼吸 | 全身の細胞 | 栄養分 + 酸素 → エネルギー + 二酸化炭素 + 水 |
細胞呼吸は化学変化: 第 4 章で学んだ 「酸化」 の一種と考えることができます。 ブドウ糖をゆっくり燃やしてエネルギーを取り出すしくみです。
4. 心臓と血液のめぐり
心臓のつくり
ヒトの心臓は 4 つの部屋 に分かれています。
| 部屋 | はたらき |
|---|---|
| 右心房 | 全身からもどってきた血液を受ける |
| 右心室 | 肺へ血液を送る |
| 左心房 | 肺からもどってきた血液を受ける |
| 左心室 | 全身へ血液を送る (最も強い筋肉) |
心臓は自分でリズムを作り、 1 分間に約 60 〜 80 回、 一生では約 25 億回動き続けます。
2 つの循環
| 循環 | 道すじ |
|---|---|
| 肺循環 | 右心室 → 肺動脈 → 肺 → 肺静脈 → 左心房 |
| 体循環 | 左心室 → 大動脈 → 全身 → 大静脈 → 右心房 |
動脈と静脈と毛細血管
| 種類 | とくちょう |
|---|---|
| 動脈 | 心臓から出る血液が流れる。 壁が厚く弾力がある |
| 静脈 | 心臓へもどる血液が流れる。 壁がうすく、 逆流をふせぐ 弁 がある |
| 毛細血管 | 動脈と静脈をつなぐごく細い血管。 壁がうすく、 物質の受けわたしが起こる |
注意: 「動脈 = 酸素が多い」 ではありません。 「動脈 = 心臓から出る」 と覚えます。 肺動脈 には二酸化炭素が多い血液が流れます (例外)。
血液の成分
| 成分 | はたらき |
|---|---|
| 赤血球 | 中に ヘモグロビン を含み、 酸素を運ぶ |
| 白血球 | 細菌を食べて体を守る |
| 血小板 | 出血を止める |
| 血しょう | 液体の部分。 栄養分・二酸化炭素・不要物をとかして運ぶ |
組織液 と細胞の関係
血液中の血しょうが毛細血管の壁からしみ出し、 細胞のすきまを満たしたものを 組織液 といいます。 細胞は組織液を通して栄養と酸素を受け取り、 二酸化炭素や不要物を出します。
5. 不要物の排出
細胞呼吸やタンパク質の分解でできる不要物を体外へ出すしくみを 排出 といいます。
おもな不要物
| 不要物 | できかた |
|---|---|
| 二酸化炭素 | 細胞呼吸 |
| 水 | 細胞呼吸、 食物中の水 |
| アンモニア | アミノ酸の分解 |
アンモニアは体に害があるため、 肝臓で害の少ない尿素に変えられ ます。
腎臓のはたらき
腎臓はそら豆の形をした器官で、 背中側のこしの上に左右 1 つずつあります。
| 段階 | しくみ |
|---|---|
| 1 | 血液を こし出して 尿素・水・塩類を取り出す |
| 2 | 必要な水分と栄養分を再吸収する |
| 3 | 残りを 尿 として ぼうこう にため、 体外へ出す |
二酸化炭素と水の排出
- 二酸化炭素は 肺から息 で出る
- 水は尿・息・汗 で出る (汗には体温を下げるはたらきもある)
6. 感覚器官と神経系
5 つの感覚
| 感覚 | 器官 | 受け取るもの |
|---|---|---|
| 視覚 | 目 | 光 |
| 聴覚 | 耳 | 音 (空気の振動) |
| きゅう覚 | 鼻 | におい (気体の物質) |
| 味覚 | 舌 | あじ (液体中の物質) |
| 触覚 | 皮ふ | おしつけ・温度・痛み |
目のつくり
| 部位 | はたらき |
|---|---|
| 角膜 | 目の一番外の透明な膜 |
| 水晶体 | 凸レンズ。 厚さを変えてピントを合わせる |
| 網膜 | 像が結ばれる場所。 光を感じる細胞が並ぶ |
| 視神経 | 信号を脳へ送る |
耳のつくり
| 部位 | はたらき |
|---|---|
| 耳かく (外耳) | 音を集める |
| こ膜 | 音で振動する |
| 耳小骨 | 振動を伝え、 大きくする |
| うず巻管 | 振動を信号に変え、 聴神経へ |
神経系のつくり
| 部位 | はたらき |
|---|---|
| 中枢神経 (脳・せきずい) | 信号を受け取り、 命令を出す |
| 感覚神経 | 感覚器官から中枢へ信号を送る |
| 運動神経 | 中枢から筋肉へ命令を送る |
| 末しょう神経 | 感覚神経 + 運動神経をまとめたよび名 |
7. 反応と反射
意識的な反応 (脳で判断)
「ボールが飛んできた → 目で見る → 脳で判断 → 手でとる」 のように、 脳が関わる 反応です。 反応時間は約 0.2 秒。
道すじ: 感覚器官 → 感覚神経 → せきずい → 脳 → せきずい → 運動神経 → 筋肉
反射
熱いものに触れた瞬間に手を引っこめる、 ひざの下をたたくと足がぴくっと上がる — のように、 脳を通さず に起こる反応を 反射 といいます。 反応時間は約 0.1 秒と速く、 体を危険から守ります。
道すじ: 感覚器官 → 感覚神経 → せきずい → 運動神経 → 筋肉
| 反応の種類 | 通り道 | 速さ | 例 |
|---|---|---|---|
| 意識的な反応 | 脳を通る | 約 0.2 秒 | ボールをとる、 信号で止まる |
| 反射 | せきずいで折り返す | 約 0.1 秒 | 熱さで手を引く、 ひざ反射 |
反応時間をしらべる実験
物さしを落として何 cm でつかめたかで反応時間を計ります。
| つかんだ位置 | 反応時間 (約) |
|---|---|
| 5 cm | 0.10 秒 |
| 10 cm | 0.14 秒 |
| 15 cm | 0.17 秒 |
| 20 cm | 0.20 秒 |
| 25 cm | 0.23 秒 |
落下距離と時間の関係 (自由落下) から、 物さしが落ちる距離を時間に直して求めます。
安全のきまり (この章でとくに大切)
この章は 「自分の体」 と 「動物の体」 をあつかいます。 命をそんちょうする心をもって学習しましょう。
解剖 (かいぼう) のマナー
- 中学では動物の解剖は必須ではありませんが、 もし行う場合は 「生命をいただく」 という気持ちを忘れない
- 解剖の前に観察動物に黙とうをささげる、 後はていねいに処理する
- 写真・映像やモデルで学ぶ方法を優先してよい
- ふざけたり、 体の一部をもてあそんだりしない
自分の体を観察するとき
- だ液をとるときは自分のものだけをつかう (他の人のものと混ぜない、 衛生上の理由)
- 試験管に入れた自分のだ液・血液関連の実験器具は その場ですぐ洗うか廃棄 する
- 反応時間の実験で物さしが顔に当たらないように距離をとる
食物を使う実験
- ヨウ素液・ベネジクト液を使ったあとのデンプンや食物は食べない (薬品がついている)
- 加熱後の試験管は熱いので試験管ばさみでつかむ
体調が悪いとき
具合が悪いとき、 立ちくらみがするときは我慢せずに教師に伝えます。 自分の体を観察する学習では、 安全が第一です。
まとめ — 動物の体を 3 行で
- 動物の体は消化 ・吸収 ・呼吸 ・血液循環・排出の 5 系統が連携して生命活動を維持している
- 消化酵素 (アミラーゼ・ペプシン等) は食物を分解し、 小腸の柔毛で吸収された栄養分は心臓のポンプ作用で全身に運ばれる
- 神経系は感覚器官からの刺激を中枢で処理して命令を出すしくみで、 脊髄だけで起こる反射と脳が関わる反応を区別する