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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
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十. 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 內容內容 生命 二下 2829~313232~3334 生物 三上 179~18 0 180~18 2 182~18 5 186 ~18 9 參考 書 P324~333 實驗實驗 生物 三上 P190~191
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單元十第 1 部分 代謝廢物的種類
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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 皮膚. 腎. 肺 無機鹽類飲食攝取腎. 汗腺 代謝廢物的種類：
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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 )
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含氮廢物氨尿素尿酸 化學式 NH 3 NH 2 -C-NH 2 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 CO 2 +2N H 3 肝 酵素
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單元十第 2 部分 排泄構造
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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：
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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
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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：
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草履蟲藉伸縮泡調節水分變形蟲. 水螅之擴散作用
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渦蟲的排水器官 原腎：例如扁形動物. 原始環節動物
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馬氏管：陸生節肢動物
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單元十第 3 部分 人體的排泄系統
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肝臟和腎臟排泄含氮廢物 ( 尿素 ) 的過程
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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
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腎元位置構造功能 腎小體腎小體 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 ) 腎小管腎小管 近曲小管皮質 全長約 55mm 1. 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 )
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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 +.HCO 3 - ) 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 ％ )
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尿液的形成和腎臟血流的互動關係 血液：腎動脈 ( 進入腎門 )→ 入球小 動脈 → 腎小球微血管 ( 絲球體 )→ 出球 小動脈 → 微血管網 ( 繞行近曲小管. 亨 耳氏套. 遠曲小管 )→ 腎靜脈
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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
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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
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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)
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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 氯化物. 磷酸鹽. 硫酸鹽 正離子 ( 鈉. 鉀. 鎂. 鈣 ). 負離子 ( 氯化物. 磷酸鹽. 硫酸鹽 )
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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 )
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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
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單元十第 4 部分 體液的恆定
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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 1/32/3 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
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( 毫當量 / 升 )
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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
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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 ↑)
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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
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調節血量或體液的恆定
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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 -.HCO 3 - 細胞 內液 K+K+ HPO 4 -. 蛋白質 電解質：
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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 (ANP) 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 )
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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
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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 (H 2 CO 3.NaH 2 PO 4 ) ：中和鹼 ( 如 NaOH) 鹼基鹽 (NaHCO 3.Na 2 HPO 4 ) ：中和酸 ( 如 HCl) 血漿： H + +HCO 3 - → H 2 CO 3 →H 2 O+CO 2 血紅素： H + +Hb→HHb 肺部 呼 吸作用 呼吸運動排出 CO 2 CO 2 +Hb→HbCO 2 腎臟 的 調節 1. 腎小管吸收 HCO 3 - ( 近曲吸收 90%) 2. 過多 H + 分泌至遠曲小管 3.NH 4 + ( 腎臟細胞代謝產生 ) 與 Na + 交換進 入濾液形成 NH 4 Cl 排出 4.H + ( 部份 )+Na 2 HPO 4 →NaH 2 PO 4
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胺基酸 (AA) 代謝形成 NH 3 與 H + 結合
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管壁細胞分泌 H + 與 Na 2 HPO 4 結合
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管壁細胞將濾液中 HCO 3 - 經碳酸酐酶 (CA) 催化進入細胞 間液, 再回到血液
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單元十第 5 部分 體溫恆定
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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
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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
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單元十第 6 部分 單元十第 6 部分 恆定性
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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/ 100m L 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 O 2 的結合力：如 O 2 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
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探討活動 7-1( 三上 ) 探討活動 7-1( 三上 ) 腎臟的觀察
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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
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