單元十

排泄作用與體液恆定

排泄：將細胞代謝所產生的廢物排除體外

十十 .. 排泄作用與體液恆定排泄作用與體液恆定單元 1.代謝

廢物的種類

2.排泄構造

3.人體的排泄系統

4.體液的恆定

5.體溫恆定

6.恆定性

內容

生命二下

28 29~31 32 32~33 34

生物三上

179~180

180~182

182~185

186~189

參考書

P324~333

實驗

生物三上

P190~191

單元十第 1部分

代謝廢物的種類

廢物 來源 排泄器官氨 胺基酸經肝細胞的脫氮作

用 (去氨基作用 )腎臟

尿素 氨的衍生物 腎與皮膚尿酸 胺基酸及核酸的代謝物 腎

膽色素 血紅素在肝臟的代謝物 隨膽汁進入消化道

二氧化碳 葡萄糖…等代謝產物 肺水 葡萄糖…等代謝產物 皮膚 .腎 .

肺無機鹽類 飲食攝取 腎 .汗腺

代謝廢物的種類：

動物生活方式與含氮廢物種類：含氮廢物由胺基酸與核酸代謝而來 (動物排泄含氮廢物形式 ,決定於環境中取得水分容易程度 )

陸生脊椎動物的廢物排泄

陸生脊椎動物的廢物排泄

含氮廢物 氨 尿素 尿酸化學式

NH3

NH2-C-NH2

毒性及 溶水性

大 中 小 (飽和狀態會沈澱為結晶 )

排泄所需的水分

多 中 少

形成時消耗能量

少 (代謝步驟少 )

中 多

排泄方式 擴散到周圍環境

溶於水形成尿液

以結晶混於糞便中

實例 水生無脊椎(表皮 ). 多數硬骨魚 (鰓 ).兩生類的蝌蚪

兩生類成體 .哺乳類 (腎臟 )

陸生節肢動物 .鳥類 .一些爬蟲類 .人類(尿液含少量尿酸 )

∥

O

CO2+2NH

3

肝 酵素

動物排出的含氮廢物

動物排出的含氮廢物

單元十第 2部分

排泄構造

生物 環境 構造及排泄方式 實例單細胞生物

淡水 •擴散作用 :代謝廢物•伸縮泡 :多餘的水

淡水原生生物 .淡水海綿

水螅 水中 體表擴散作用 腔腸動物渦蟲 水中 原腎管 (一端開口 ):

收集體液後排出扁形動物 .原始環節動物

蚯蚓 陸地 腎管 (兩端開口 )

收集體液 .有用物質再吸收 .排出濃縮的廢物

多數環節動物

昆蟲 陸地 馬氏管(一端開口 )

昆蟲 .陸生節肢動物

人 陸地 腎臟 脊椎動物

動物的排泄構造與功能：

單細胞生物：輻射管 (以主動運輸收集多餘水份 )→伸縮泡→送至細胞外

渦蟲：焰細胞 (擺動纖毛產生引力 )→原腎管→排泄孔→廢物送至體外

昆蟲：馬氏管 (二至數百條細長盲管 .一端浸於體液 .一端開口於消化道中腸與後腸之間 )內蛋白質變為尿酸→後腸 (包括直腸： 1.有用物質 .離子主動運輸回收 2. 水擴散回體腔 3. 尿酸以固體隨糞便排出 )→體外

次序 結構及功能腎口 •漏斗型 . 有纖毛 .開口於體腔

•過濾 ( 纖毛擺動將體液收集進入腎管 )

腎管 •彎曲 . 管外纏繞微血管網•再吸收 (體液在腎管中流動 .有用物質再吸收進入微血管網 )

排泄管 •膨大•排泄廢物

腎孔 •開口於體表•廢物排出體外

蚯蚓：

草履蟲藉伸縮泡調節水分變形蟲 .水螅之擴散作用

渦蟲的排水器官渦蟲的排水器官

原腎：例如扁形動物 . 原始環節動物

蚯蚓的腎管：大多數環節動物

蚯蚓的腎管：大多數環節動物

馬氏管：陸生節肢動物馬氏管：陸生節肢動物

單元十第 3部分

人體的排泄系統

肝臟和腎臟排泄含氮廢物 (尿素 )的過程

泌尿 位置及構造腎臟 (蠶豆形 .外包脂肪及纖維膜 )

•腹腔後壁 ,腰椎兩 側 (左略高於右 )1. 腎門：腎臟內緣中央凹處( 血管 .淋巴管 .神經 .輸尿管進出腎臟 門戶 )2. 皮質：外層 ,鮮紅色 ,腎小體和腎小管組成3.髓質：內層 ,15~20 個腎錐體 (集尿管構成 ,尖端為腎乳頭 )4. 腎盂：漏斗狀 ,包圍腎乳頭

輸尿管

•連接腎盂和膀胱1. 兩條2. 將尿液自腎送至膀胱

膀胱 •腹骨盆腔內1.囊狀2.儲存尿液 (300-500c.c)

尿道 •膀胱通到外界通道尿液經此排出

人體的排泄系統：泌尿系統、肺、消化道與皮膚

腎元 位置 構造 功能腎小體

腎小球 (絲球體 )

皮質 •鮑氏囊內的一團微血管叢

過濾血液

鮑氏囊 皮質 •杯囊狀雙層上皮細胞 ( 腎小管末端膨大處凹陷 )

腎小管

近曲小管 皮質 •全長約 55mm1.彎曲細長的小管2.周圍有微血管網分佈( 有效的物質交換器 )

再吸收 .分泌作用

亨耳氏套 (U 型 )

髓質

遠曲小管(彎曲 . 管徑粗 )

皮質

腎的功能：體內水分恆定 .排出含 氮廢物 .調節身體電解質 (鹽類 )平衡1. 腎元：構造與功能單位 ,每個腎有 100 ～ 130 萬個腎元 (長度約 80Km)2. 單層皮膜細胞 (表面有許多微絨毛 ),有大量粒線體 3.耗能極高的器官 :腎臟血流量很大 ,占心輸出量的 1/5(1200mL/分 )

濾過作用 (180L/天 )

再吸收作用 分泌作用

發生場所

絲球體→鮑氏囊 腎小管→微血管 微血管網 →腎小管

原理 血壓差 ( 入球 >出球動脈 ). 擴散 .滲透

主動或被動運輸(近曲占總量 70%)

主動運輸

耗能 無 有 有通過物質

1.血液中的小分子物質 (水 .鹽類 .葡萄糖 .胺基酸 .尿素 .尿酸 )2. 血球及血漿蛋白不可通過科學家利用菊糖(多醣 )測定速率(125mL 濾液 /分 )

1. 主動：養分(葡萄糖 .胺基酸 .脂肪酸 .甘油 ). 水分 .礦物質 (Na+.K+.HCO3-)2. 擴散： Cl-.尿素 .大部分的水維持體液濃度恆定

1.藥物(如青黴素… ). 色素 .無機鹽 .H+對哺乳類動物不重要

尿液的形成：人的尿液含有尿素 .尿酸及過多的鹽類和水分 (淡褐色透明液體 ,PH 值 5.0~7.0,每天排尿量 1~1.5L,佔總過濾量 1％ )

人體排泄系統

人體排泄系統

腎元及其附近血管分布圖

腎元及其附近血管分布圖

尿液的形成和腎臟血流的互動關係

血液：腎動脈血液：腎動脈 (( 進入腎門進入腎門 )→)→ 入球入球小動脈→腎小球微血管小動脈→腎小球微血管 ((絲球體絲球體 )→)→出球小動脈→微血管網出球小動脈→微血管網 ((繞行近曲繞行近曲小管小管 ..亨耳氏套亨耳氏套 ..遠曲小管遠曲小管 )→)→ 腎靜腎靜脈脈

尿液的形成示意圖

尿液的形成示意圖

血漿、腎小球濾液及尿液成分比較表

蛋白質為大分子 ,不能濾過葡萄糖 .胺基酸完全再吸收鹽 .尿素在尿液中的濃度為何增加了？

→因為水分被再吸收回去

疾病 症狀腎臟或 泌尿器官發炎

尿液中有蛋白質或白血球

糖尿病 尿液中有葡萄糖腎臟衰竭 洗腎 (人工腎臟 .腎臟透析器 ).換腎 .

死亡 ( 腎臟完全失去功能時 ) 腎結石

疾病的預防方法：養成正常飲水的習慣

人工腎臟A. 血液與人工腎臟的連結B.透析器中物質的交換圖

(A)

(B)

項目 化學分析 顯微鏡檢查內容 分析 PH值 . 代謝物 檢查血球

尿液分析： 1.檢查身體代謝異常情況 2.疾病診斷，如糖尿病

溶質中以尿素和氯化鈉最多正離子 (鈉 .鉀 .鎂 .鈣 ).負離子 (氯化物氯化物 ..磷酸鹽磷酸鹽 ..硫酸鹽硫酸鹽 )

排尿作用：尿液在集尿管中形成 (集尿管中只含尿素 .尿酸 .無機鹽和水分 )排尿過程：人的排尿反射可一次排完 (狗分次排出：尿液有 費洛蒙 .可建立領域 )

腎的功能：1.形成尿液 :水 .尿素 .尿酸 .鹽類 (如鈉 .鉀 .氯和氫等電解質離子 )以排除廢物2.維持體內環境的恆定：如水分 .體液 .血壓 .PH 、和體溫的恆定3.分泌生血素：刺激紅血球生成4.合成鈣化醇：調節維生素 D的活化和鈣離子的吸收5.分泌腎素：調節鈉的濃度和血壓恆定

單元十第 4部分

體液的恆定

體液 細胞內液 細胞外液組成 原生質 (細胞膜

或原生質膜所包圍的液體 )

血漿 .組織間液 .淋巴 .腦脊液 .眼房液 .胸腔液 .腹腔液 .關節液 .消化液

體積 1/3 2/3功能 組成構造 .能量 .

生理機能…構成細胞生活的環境

恆定 於等滲透壓 ( 等張溶液 )時

排泄系統及各系統協調( 體液的體積 .組成和 PH值 )

人體的體液：維持正常滲透壓和電荷中性 .細胞才有正常生理機能

人體血漿和骨骼肌細胞內的主要成分

ａ血漿

ｂ骨骼肌細胞

(毫當量 /升 )

水分恆定：1.控制在「進水量」與「出水量 」平衡2. 下視丘偵測血漿中礦物鹽濃度 (水分多少 )分泌ADH(暫存腦垂體後葉 )

獲得水分 排泄水分途徑 喝水 . 食物 . 代謝產生的

水尿液 . 糞便 . 排汗 .呼吸

狀況 /生理變化 大量喝水 出汗 或失血血漿中礦物鹽濃度 降低 升高

水分再吸收 減少 增加抗利尿激素 (ADH;

血管加壓素 )減少 增加

尿液 量多 .稀釋

量少 .濃縮

下視丘的口渴中樞 ( 開源 )

下視丘滲透壓受器 (節流 )

ADH分泌 (激素控制 )

喝水→神經控制

體液濃度↑(滲透壓↑ )

水分調節途徑：由神經 .激素 .電解質含量共同控制激素 抗利尿激素 (ADH) 促腎上腺皮質素 (ACTH)分泌 下視丘分泌 (存於腦

垂腺後葉 )腦垂腺前葉分泌 (刺激礦物性皮質素分泌 )

目標 腎小管 (遠曲 ). 集尿管

腎小管

功能 增加腎小管壁水分通透性 .促進再吸收

增加腎小管壁對鈉離子的再吸收

結果 增加水再吸收 ,排出較濃 .少的尿液

濾液濃度↓ . 水由腎小管往血管移動

酒精 . 溫度降低 (冬天 ). 人體浸泡水→ ADH分泌量減少→排尿量↑ . 口乾舌燥 .呈輕微脫水尿崩症：原因： 1.體內 ADH產量不足、 2. 腎臟缺乏 ADH受器症狀：尿量多 ,需喝大量水分治療：以含有 ADH的藥物治療

水分、電解質的恆定

水分、電解質的恆定

調節血量或體液的恆定

抗利尿激素調節水分的吸

抗利尿激素調節水分的吸

收收

醛固酮調節鈉離子吸收

醛固酮調節鈉離子吸收

排鹽構造 鰓 鹽腺或淚腺例子 海水魚 .迴游性魚

類 (激素調節 )海鳥 .海龜

組成 含量最多的陽離子 含量最多的陰離子細胞外液

Na+(維持滲透壓的主要物質 ,占陽離子 90％ )

Cl-.HCO3-

細胞內液

K+ HPO4-. 蛋白質

電解質：

電節質調控途徑：以為鈉離子為例腎素→血管張力素→留鹽激素系統 心房排鈉素 (AN

P)體液中 Na+過少→細胞外液體積↓→心輸出量 ↓→血壓↓→刺激心 .血管受器→腎元內近腎小球細胞分泌腎素 (蛋白酶 )→血管產生血管張力素→腎上腺皮質分泌礦物質皮質素 (留鹽激素 .醛固酮 )→刺激遠曲小管 .集尿管 (通透性 )→Na+與水再吸收→體液中 Na+與水↑→血液含水量↑→血壓回升→醛固酮分泌停止 (負迴饋 )

心房內分泌細胞分泌 ANP→抑制腎素與礦物質皮質素的產生→加速腎小管將 Na+排出 (過多的 Na+將引起高血壓 )

酸鹼平衡：主要由 H+濃度控制 ,提供酵素正常反應環境 (唾液澱粉酶 PH6.7 ～6.9)PH值

過低 過高

神經 抑制中樞神經傳導 促進突觸間神經衝動傳遞

結果 個體昏迷或死亡 神經系統過度興奮 ,造成痙攣或死亡

酸鹼度調控：細胞的代謝作用產生 H+( 血液的 PH 值 7.35～ 7.45)機制 反應式血液的緩衝作用 ( 中和或消除 )

•弱酸 (H2CO3.NaH2PO4) ：中和鹼 (如 NaOH)•鹼基鹽 (NaHCO3.Na2HPO4) ：中和酸 (如HCl)•血漿： H++HCO3-→ H2CO3→H2O+CO2•血紅素： H++Hb→HHb

肺部 呼吸作用

•呼吸運動排出 CO2•CO2+Hb→HbCO2

腎臟 的調節

1.腎小管吸收 HCO3-(近曲吸收 90%)2.過多 H+分泌至遠曲小管3.NH4+( 腎臟細胞代謝產生 )與 Na+交換進入濾液形成 NH4Cl排出4.H+( 部份 )+Na2HPO4→NaH2PO4

人體維持酸鹼平衡

人體維持酸鹼平衡

胺基酸 (AA) 代謝形成 NH3 與 H+結合

管壁細胞分泌 H+與 Na2HPO4 結合

管壁細胞將濾液中HCO3-經碳酸酐酶 (CA)催化進入細胞間液 ,再回到血液

單元十第 5部分

體溫恆定

汗腺的功能 :分佈於皮膚 (數百萬條 )如額頭 .背部 .手掌等 (興奮或不安時排冷汗 )構造：由細管組成，末端捲曲成團，一端開口於皮膚功能： 1排泄作用：汗液有 98 ％水分 .1~2％礦物質(鹽 類 NaCl). 代謝廢物 (尿素 .尿酸 ) 2調節體溫：環境溫度上升或激烈運動時，汗 量增加、散熱體溫的調節 :1.利用輻射 .傳導 .對流 .蒸發等過程 2.使酵素能在適當溫度作用

定 (恆 ) 溫動物 變溫動物體溫 有調節系統，維持核心 ( 體內

深層組織，如人 37℃) 溫度隨外界溫度而改變

實例 魚類、兩生類、爬蟲類 鳥類、哺乳類

汗腺構造示意圖

汗腺構造示意圖

總散熱 總產熱狀況 氣溫上升或激烈

運動時氣溫太低或體熱過度散失時

皮膚血管

平滑肌舒張 . 皮膚表面血流量增加

平滑肌收縮 .減少皮膚表面血流量

汗腺 分泌汗液 (蒸發加速、體熱散失 )

停止分泌汗液

調整 腎臟排出尿液散熱

豎毛肌收縮 (引起雞皮疙瘩 ).行為發生改變 (如身體踡伏不動 )

減少產熱：1.食慾降低2.甲狀腺素和腎上腺素減少，降低代謝

增加產熱：1.食慾大增，喜好高能量食物2.肌肉不隨意收縮 .顫抖產熱3.甲狀腺素和腎上腺素增加，促進代謝

異常 體溫過高會中暑 體溫過低會導致昏迷

調節機制：腦部下視丘可接受冷 . 熱的刺激，以調節體溫

體內的熱平衡

單元十第單元十第 66 部分部分

恆定性

正常 調節水分尿素鹽類 腎、汗腺

體溫 37℃左右

皮膚、汗腺

血糖 70mg/100mL

肝、胰•>120mg/100mL糖尿病•<50mg/100mL 心悸、痙攣

氣體PH 值

呼吸作用•影響 Hb和 O2 的結合力：如 O2 量 .PH 值小 (結合少 ).溫度高 ( 結合少 )

恆定性 (維持體內環境的穩定 )：需循環 .神經 .內分泌及各組織 . 器官共同完成

探討活動探討活動 7-1(7-1( 三上三上 ))

腎臟的觀察

腎臟構造的觀察：縱切面觀察下列構造：皮質 (色深 ).髓質(色淺 ). 腎盂 . 輸尿管 .腎錐體腎元構造的觀察：腎臟切片標本→低倍鏡 ( 皮質 .腎小球形狀 )→高倍鏡 ( 皮質囊狀構造 .髓質盤曲管狀構造 )腎臟失血後 ,皮質顏色較淡 .髓質顏色較深

標註左圖各部分構造名稱

標註左圖各部分構造名稱

標註左圖各部分構造名稱

標註左圖各部分構造名稱