第四章 動物的代謝和恆定性 第4節　排泄作用與體液恆定

排泄（excretion）：動物體藉各器官、系統排除體內代謝廢物的過程 新陳代謝廢物以含氮廢物（尿素、尿酸）為主，此外，尚有二氧化碳、多餘水分及熱能等

單細胞生物或構造簡單的水生動物多經擴散作用將代謝廢物排除，而由外界滲入的多餘水分則以耗能的方式排出體外 人體的排泄系統包括：腎臟、肺臟、消化道和皮膚等

4-4.1 腎臟的功能與汗腺的功能

腎臟的功能 人體的腎臟（kidney）位於腹腔背面脊椎骨兩側，左右各有一個 腎臟

泌尿系統（urinary system） 腎臟 輸尿管（ureter） 膀胱（urinary bladder） 尿道（urethra）

B. A. C. 腎臟 皮質 髓質 腎動脈 鮑氏囊 腎靜脈 輸尿管 輸尿管 腎小球 膀胱 尿道 圖4-16 人體的泌尿系統： 集尿管 圖4-16　人體的泌尿系統： A. 包括腎臟、輸尿管、膀胱及尿道 B. 腎臟的剖面圖 C. 腎元構造模式圖：包括腎小體和腎小管 集尿管

血液不斷流經腎臟，過濾後形成尿液，尿液經輸尿管送至膀胱暫時儲存 腎臟除排出多餘水分外，也有維持體內鈉、鉀等離子及酸鹼值恆定的作用，腎臟是人體維持體液恆定的重要器官

每個腎臟約由一百萬個腎元（nephron）組成 腎元為腎臟功能及構造單位，包括腎小體及腎小管兩部分 腎小體包括腎小球（絲球體）及鮑氏囊兩部分，腎小球由微血管網組成，鮑氏囊為腎小管一端膨大凹陷的杯狀構造

鮑氏囊 腎小球 集尿管 腎小管

腎臟形成尿液的過程 過濾作用 再吸收作用 分泌作用

過濾作用 發生於腎小球的微血管網和鮑氏囊之間 可將血液中除血球及大分子血漿蛋白外的水分、鹽類、葡萄糖、胺基酸及尿素等，過濾形成濾液

鮑氏囊 腎小球 集尿管 腎小管

再吸收作用 濾液經鮑氏囊進入腎小管中，腎小管管壁細胞可將有機養分、離子及大部分水，經再吸收作用送回腎小管周圍的微血管，使濾液濃縮

鮑氏囊 腎小球 集尿管 腎小管

分泌作用 腎小管的管壁細胞亦有分泌作用，可將攝入的藥物、色素排至腎小管中的濾液，濾液進入集尿管後形成尿液 尿液經輸尿管送至膀胱，待積存至一定量時，引起尿意，經排尿反射，將尿液經尿道排出體外

鮑氏囊 腎小球 集尿管 腎小管

尿量的多寡決定於血漿滲透壓的高低，大量喝水後，血液滲透壓降低，腎臟對水分的再吸收減少，排出大量稀釋的尿液 若大量出汗後，血液滲透壓增加，腎臟將水分大量再吸收，排出尿量少而濃

表4-1 血漿、鮑氏囊濾液和正常尿液中的數種物質濃度（g／L） 液體 成分 蛋白質 葡萄糖 胺基酸 尿素 鈉離子 氯化物 鉀離子 血漿 70 1.0 0.3 3.0 4.0 0.16 鮑氏囊濾液 0.2 正常尿液 20.0 6.0 0.019 表4-1　血漿、鮑氏囊濾液和正常尿液中的數種物質濃度（g／L）

腎功能衰退的人，使尿素等代謝廢物無法排除，會使正常細胞運作功能喪失，甚至危及個體生命安全 腎臟病患兩個腎臟都功能衰退者，可能要倚賴洗腎或換腎 洗腎又稱血液透析（hemodialysis），可藉人工腎臟將血液中的代謝廢物移除

圖4-17 血液透析 廢物 動脈 半透膜 裝有透析液 容納血液的 的透析容器 半透膜管 靜脈 維持透析液37 ℃恆溫 使用前的 使用後的 圖4-17　血液透析 廢物 動脈 半透膜 容納血液的 半透膜管 裝有透析液 的透析容器 靜脈 使用前的 透析液 維持透析液37 ℃恆溫 使用後的 透析液

汗腺的功能 無感性流汗：日常生活中身體少量排熱，可直接經肺及皮膚散出，因此，平時只有少量汗液分泌，汗液也在被察覺前就已吸熱蒸發 有感性流汗：當天氣炎熱、運動後或情緒緊張時，汗腺大量分泌汗液 大量體熱經由汗液的蒸發帶走，而維持體溫的恆定

人體皮膚有數百萬條的汗腺，位於真皮層，構造包括捲曲成團的小管及周圍的微血管，開口於皮膚表面，可使汗液排出 汗液的組成：水分約占98％，約有1～2％的鹽類及少量新陳代謝廢物如尿素，因此排汗也可視為是一種排泄作用 人若流汗過多需要補充水和鹽分，以維持生理功能的正常運作

4-4.2 體溫調節與恆定性

體溫調節 動物體的新陳代謝活動仰賴酵素調節，而酵素的活性受溫度影響 維持適當體溫，可使生理活動正常

動物依其體熱來源 內溫動物（endotherm） 外溫動物（ectotherm） 這些動物可藉構造、行為及生理上的調整，維持體溫恆定

以構造而言，鳥類的羽毛、哺乳類的皮毛或脂肪層均具絕緣、保溫的效果，屬於構造上協助體溫的調節

爬蟲類等變溫動物在清晨環境溫度低時，會到太陽下或溫暖的石頭上取暖 當環境溫度升高時，牠們會躲在陰暗、較涼爽的場所

圖4-18　外溫動物隨環境溫度變化產生的行為適應模式圖： A. 清晨低溫時，蜥蜴到太陽下或溫暖的石頭上取暖 B. 環境溫度上升，蜥蜴躲到陰影處 C. 夜晚地表溫度低時，蜥蜴進入地下通道中

鳥類的南北遷移也是一種對環境溫度改變的行為適應

下視丘 內溫動物的體溫調節中樞 在生理上藉引起散熱及產熱機制來維持體溫恆定

體溫過高 下視丘啟動散熱機制，使皮膚表面血管舒張，流至體表的血液量增加，熱量由體表輻射散失 汗液分泌增加，也能加速體熱散失，回復體溫正常

體溫過低 下視丘便啟動產熱機制，使皮膚表面血管收縮以減少體表血液流量 以汗液分泌減少和身體蜷縮來減少熱量散失，骨骼肌的顫抖也是增加體熱產生策略 天冷時食慾較佳，有利於能量補充供應

恆定性（homeostasis） 生物體維持體內環境穩定的作用 如體溫、體內水分、鹽類、血糖等均須維持在一定範圍，使各種組織、細胞的生理功能得以發揮

體液 生物體內水分及溶於其中的物質 包括： (1) 細胞內液：存在於細胞內 (2) 細胞外液：包括組織液、血漿及淋巴液等 各種生理活動均需在體液中進行，因此，體液恆定的維持十分重要 (1) 細胞內液：存在於細胞內 (2) 細胞外液：包括組織液、血漿及淋巴液等

維持人體生理恆定之重要機制 (1) 皮膚：藉排汗維持體溫恆定，及排除代謝廢物 (2) 肝及胰臟：血糖恆定 (2) 肝及胰臟：血糖恆定 (3) 腎臟：新陳代謝廢物及多餘水分和鹽類排出，是滲透壓恆定的維持 (4) 呼吸作用：二氧化碳排除，在於維持體液酸鹼值的恆定

上述各種生理活動均有賴神經系統、內分泌系統、循環系統及各組織器官的協助，以達成恆定的維持