哺乳动物的体内平衡.ppt

1、哺乳動物的體內平衡,Start,目錄,為何體內平衡對哺乳動物這麼重要? 腎臟如何調節體內水分和鹽分的含量? 為什麼動物需要調節體溫? 皮膚的構造與功能 哺乳動物如何調節體溫? 胰臟和肝臟如何調節血糖濃度? 選擇練習題 長問題練習,Go,為何體內平衡對哺乳動物這麼重要,人體細胞內的代謝作用是由 酉每(Enzyme)控制的o但是酉每對人體內環境的變化(例如體溫的改變)十分敏感,若變化太大會影響 酉每的活性o所謂體內環境是指細胞及組織外面的組織液,淋巴液和血液o 為使體內的代謝作用保持正常,生物體需要維持一個穩定的體內環境,其中較容易影響體內的因素包括體溫,體內水分及血糖o調節體內環境使保持穩定的過

2、程稱為體內平衡(Homeostasis) o,體內平衡是由什麼控制?,體內平衡是由負反饋機制(Negative Feedback Mechanism)所控制的o 當體內某一情況(例如體溫)高於正常水平時,身體的調節機制就會開始運作,將它降回至正常水平o 相反,如果它低於正常水平則調節機制會將它升回正常水平o,負反饋機制的原理,負反饋機制的原理與冷氣機的恆溫器相似o 當室溫升高時,恆溫器會將訊號傳至壓縮器,壓縮器開始啟動,室溫開始下降;當室溫下降至特定的溫度時,恆溫器會自動關上壓縮器,使室溫停止繼續下降,這樣室溫便可以經常保持於特定的溫度o 哺乳動物體內有幾種機制,可以調節體內環境使之維持在適當

3、水平o 負責體內平衡的器官包括腎臟,皮膚,肝臟及胰臟內的胰島腺o 1.腎臟可以調節體內水分和鹽分的含量 2.皮膚可以調節體溫 3.肝臟和胰臟內的胰島腺可以調節血糖濃度,負反饋機制,腎臟如何調節體內水分和鹽分的含量?,當細胞外面組織的水潛能改變時,水分會藉著滲透作用進出細胞,使細胞的功能受到破壞,因此有需要調節組織液的水潛能,這便是滲透調節(Osmoregulation)o滲透調節是由腎臟負責的o 若要調節體內水分的含量,我們需要平衡每天吸收和排出的水分o,腎臟的滲透調節,腎臟的功能是製造尿液(Urine),尿液含大量的水分和一些溶解物質如礦物質和尿素等o其實尿液中每種成分的含量不一,並會隨身體

4、的需要而改變o由於腎臟可以調節尿液的含水量,因此它是人體內的滲透調節器(Osmoregulator)o 腎臟可以藉控制曲小管及集尿管重吸水的速度,從而調節體內的含水量o當我們飲下大量的水分時,血液的濃度相對下降(即是血液的含水量增加),腎臟內的曲小管及集尿管會將腎小球濾液中較小比例的水分重吸收,結果產生了大量濃度低的尿液 o 排汗後,身體因缺乏水分,血液濃度上升(即係血液的含水量減少),曲小管及集尿管會將腎小球濾液中較大比例的水分重吸收,結果產生小量濃度較高的尿液o 此外,血液的濃度也受食物中的鹽分和其他溶質所影響o 進食過鹹的食物後,腎臟會產生濃度較高的尿液,把過多的鹽分隨尿液排出體外o 由

5、於排出鹽分時也會排出額外的水分,因此我們會感到口渴而飲下更多的水分來補充o,體內含水量的調節,為什麼動物需要調節體溫?,生物需要有穩定的體溫,使體內的生化反應能以正常速率進行,保持活躍的生命活動o所有生化反應都受 酉每控制,而大部分 酉每只能在一狹窄的溫度範圍內發揮其活性(約為攝氏25至40度之間)o假如體溫過高, 酉每會受到破壞,令生化反應減慢,甚至停頓o 若體溫過低, 酉每會變得不活潑,且減慢生化反應o因此,若想生化反應保持穩定,便需要有穩定的體溫o動物可根據其體溫是否穩定而分成變溫動物和恆溫動物兩大類o,為什麼動物需要調節體溫?,變溫動物(Poikilotherms) 變溫動物只能有限度

6、地控制體溫,牠們的體溫會隨外界溫度的變化而改變o 當外界溫度上升,牠們的體溫也會上升,並與外界溫度非常接近o 所有無脊椎動物及脊椎中的魚類,兩棲類和爬行類均屬於變溫動物o 恆溫動物(Homoiotherms) 恆溫動物與變溫動物不同,外界溫度對牠們的影響有限,體溫得以保持穩定,體內的 酉每 因而能經常保持其活性o 由於體溫穩定,牠們的生命活動能以穩定的速率進行o,皮膚的構造與功能,表皮 表皮可分為三層o 最外層是由許多扁平的死細胞組成o這些細胞會隨時脫落,由下層新形成的細胞取代o這層外表皮較其餘的兩層硬,能保護身體,免受機械性的損傷,並可以防止細菌入侵及水分散失o 中間層是由活動細胞組成,能不

7、斷生長,當這層細胞漸漸接近皮膚表面時便會死去,並取代最外層細胞o 表皮最內層的細胞含黑色素(Melanon),它的功用是吸收陽光中的紫外線以保護身體,避免內層的活細胞受紫外線灼傷o這層組織細胞也可進行細胞分裂,產生新細胞以取代脫落的表層細胞o,皮膚的構造與功能,真皮 表皮以下的部分是真皮,較表皮厚,由結締組織組成o真皮內有血管,汗腺(Sweat Gland),毛囊(Hair Follicles),豎毛肌(Erector Muscles),皮脂腺(Sebaceous Glands),皮下脂肪(Subcutaneous Fat)及神經o,皮膚的構造與功能,1.血管 血液可供應氧及養料給皮膚各細胞,

8、並把廢物帶走o 血管分支成許多表皮微血管(Superfcial Blood Capillaries),當血液流經皮膚並接近身體表面時可幫助散熱o 2.汗腺 汗腺是由一條長而曲的小管纏繞而成,外有微血管網圍繞o 每條汗腺有一條汗管(Sweat Duct)連接皮膚表面的汗孔(Sweat Pore)o 汗(Sweat)主要含有水分,溶解的礦物鹽,尿素及廢物o 汗腺是哺乳動物的特徵之一o,皮膚的構造,3.毛囊及毛髮 毛髮是哺乳動物的另一特徵o 毛髮是從毛囊基部生長出來的o 毛囊外面有微血管,可供應氧及養分給毛髮生長o毛囊周圍有神經連接,可感受外界刺激o 毛髮可減慢散熱速度以幫助維持體溫o 4.豎毛肌

9、毛囊旁邊有豎毛肌,當外界溫度突然下降時,豎毛肌會收縮使毛髮豎立o 倘豎毛肌放鬆,毛髮會平伏o,皮膚的構造與功能,5.皮脂腺 每一毛囊旁邊均有皮脂腺,能分泌皮脂(Sebum),皮脂有防水及防止細菌入侵的功能,也可潤澤表皮及毛髮o 6.感受器 皮膚內有多種感受器,能感受接觸,壓力,溫度及疼痛等刺激o,哺乳如何調節體溫?,哺乳動物要在吸熱和散熱兩方面達至平衡,才能保持恆溫o體內血液溫度如有改變,便會刺激腦部的調節中心,使身體作出適當反應,令體溫回復正常o,哺乳動物的身體過熱時怎麼辦?,我們進行運動時,身體會產生大量熱能,如果這些熱能在體內積聚,體溫便會過高,周時對身體造成傷害o為避免身體過熱,人體需

10、要利用一些方法來散熱: 1.皮膚會增加排汗o汗在汗腺形成後由汗管送到汗孔再到達皮膚表面o汗中水分從皮膚表面蒸發時會吸收鄰近組織的熱能o因此,排汗可幫助散熱,降低體溫o,哺乳動物的身體過熱時怎麼辦?,2. 血管舒張(Vasodilation) o接近皮膚表面的小動脈舒張,使更多血液流到皮膚內的表面微血管,將熱自體內帶到身體表面,以輻射及傳導方式將熱散發o 豎毛肌鬆弛,使毛髮平伏在皮膚表面,毛髮間所形成的空氣層較薄,可加快散熱速度o可是,人類的毛髮很短,因此這種散熱的功效並不顯著o 4. 在長遠反應方面,很多哺乳動物只有較薄的皮下脂肪及會脫落一部分毛皮,以增加散熱速度o,哺乳動物遇到寒冷環境時會怎

11、樣?,在寒冷的環境下,哺乳動物體內的熱能容易散失,因此牠們需要減慢散熱速率及產生額外熱能來維持恆溫o減慢散熱速率的方法包括: 皮膚下的小動脈進行血管收縮(Vasoconstriction)使較少血液流至皮膚,因此經由皮膚散失能的機會大為減少o 2. 豎毛肌收縮使毛髮豎立,毛髮間形成的空氣層較厚o由於空氣是良好的熱絕緣體,因此動物的體溫不容易散失o與其他哺乳動物比較,由於人類的毛髮較少,故這種保暖機制的功效並不顯著o,哺乳動物遇到寒冷環境時會怎樣?,3. 減少排汗能避免過多熱能因汗的蒸發而散失 4. 在長遠反應方面,有些動物形成較厚的皮下脂肪及皮毛,這些都是良好的熱絕緣體,可防止熱能散失o 另一

12、方面,肝細胞的代謝作用速率增加及身體顫抖(Shivering)都能產生大量熱能o顫抖是一種反射動作,身體顫抖時,肌肉不停作快速收縮,能在短時間內產生大量熱能o,胰臟和肝臟如何調節血糖濃度?,維持穩定血糖的重要 血液中的葡萄糖稱為血糖,血糖是體內主要的能源,由迴腸吸收進入血液中o進食含碳水化合物的食物後,血糖濃度可能會上升至每100cm血液含180王葡萄糖o若這濃度持續上升,便會降低血液中的水潛能,組織細胞內的水分藉滲透作用會被抽出o由於細胞缺水,引致代謝作用受影響,而多餘凡葡萄糖亦會隨尿液排體外o 另一方面,當長時間沒有進食,血糖量會下降,若濃度過低(例如100cm的血液只含40mg葡萄糖),

13、腦細胞會失機能,甚至陷入昏迷狀態以至死亡o故此我們需要將血糖量維持在一適當水平,身體各種活動才能保持正常o正常的血糖濃度應為每100cm血液含約90mg葡萄糖o,胰臟和肝臟如何調節血糖濃度?,血糖的調節 血糖量是由胰島素(Insulin)控制的o胰島素是一種激素,由胰臟內胰島腺(Islets Of Langerhans)分泌o 當血糖過量高時(例如進食了含豐富碳水化合物的食物後),胰島腺會分泌更多胰島素進入血液中o 當胰島素到達肝臟,便刺激肝臟將過多的血糖轉變成糖原,儲藏於肝臟中o 此外,胰島素也可促進細胞吸收血糖,使氧化分解釋出能量o 透過以上兩種方法,胰島素便可將血糖量降低,使血糖維持在正

14、常水平o 相反,當血糖量過低時常例如長時間沒有進食),胰島素的分泌立即減少,肝臟會將其儲藏的糖原轉變成葡萄糖,然後釋出;當葡萄糖進入血液便能使血糖回升至正常水平o 所有這些轉變的目的是要維持正常的血糖量-這是體內平衡一個十分重要的例子o 而胰島素的分泌屬於負反饋機制o,調節血糖量的負反饋機制,胰臟和肝臟如何調節血糖濃度?,若未能調節血糖量會有甚麼後果? 胰島素分泌不足會引致糖尿病(Diabetes Mellitus),病人無法調節血液中的血糖量o 進食後,每100cm的血液中會含高達160mg 的葡萄糖o 由於血糖含量過高,腎小管未能將所有葡萄糖重吸收,過多的葡萄糖會隨尿液排出體外,引致養料嚴

15、重流失o糖尿病的其他特徵包括經常感到口渴,甚至昏迷o 醫治糖尿病的方法是定時注射胰島素入血液以調節血糖量o,選擇練習題,1.下面哪一個是體內平衡的最佳定義? A. 水份和離子水平的控制 B. 與外部環境無關 C.靠外部環境來維持穩定的機體功能 D.保持穩定的內在環境,Answer,答案是D,選擇練習題,2.腎之所以是一個體內平衡器官是因為它 A.保持組織液處於一個穩定的水平 B.調節血液中的離子含量 C.排除糖份並從尿中排泄掉 D.防止血液中尿素的損失,Answer,答案是B,選擇練習題,3.在人類,尿量增加的出現是_的結果 A.鹽攝入量增加 B.排汗率增加 C.攝入水量減少 D.環境溫度降低

16、,Answer,答案是D,選擇練習題,4.汗腺的主要功能是 A.發揮一個排泄器官的作用 B.保護皮膚,防止微生物侵入 C.當身體過熱時能起降低體溫的作用 D.排除體內過量的鹽分,Answer,答案是C,選擇練習題,5.下面哪一個是由皮脂腺分泌的? A.水份 B.毛細胞 C.皮脂 D.汗,Answer,答案是C,選擇練習題,6.哺乳動物皮膚的顏色是由哪一層確定? A.最外層 B.中間層 C.最內層 D.真皮,Answer,答案是C,選擇練習題,7.皮膚的哪一層不從血管攝取營養? A.最外層 B.中間層 C.最內層 D.真皮,Answer,答案是A,選擇練習題,8.下面哪一個人失熱最快? A.在北

17、極又矮又胖的人 B.在熱帶又矮又胖的人 C.在北極又高又瘦的人 D.在熱帶又高又瘦的人,Answer,答案是C,選擇練習題,9.養料貯藏不足或飢餓會引起下面哪一個結構體積的減少? A.汗毛 B.皮脂腺 C.皮下脂肪 D.汗腺,Answer,答案是C,選擇練習題,10.以下哪項不是人體的排泄廢物? A. 二氧化碳 B. 糞便 C. 膽色素 D. 尿素,Answer,答案是B,選擇練習題,11.若某人停止進食12小時，哪條血管的葡萄糖含量會最高? A.大動脈 B. 肺動脈 C. 肝靜脈 D. 肝門靜脈,Answer,答案是C,選擇練習題,12.以下哪些哺乳類皮膚的結構和溫度調節無關 ? A. 油脂

18、腺 B. 神經末鞘 C. 勃起肌 D. 微血管,Answer,答案是A,選擇練習題,13.喝了很鹹的羹湯後，健康的人會製造 A. 份量很小，但濃度很高的尿液。 B. 份量很小，但濃度很低的尿液。 C. 份量很大，但濃度很高的尿液。 D. 份量很大，但濃度很低的尿液。,Answer,答案是C,選擇練習題,14.注射胰島素可降低體內血液的葡萄糖濃度，這是因為 A. 較多葡萄糖從尿液中排出。 B. 胰島素能分解葡萄糖。 C. 較多葡萄糖在肝臟轉為糖原。 D. 較少葡萄糖在小腸被吸收。,Answer,答案是C,選擇練習題,15.以下哪器官排泄從紅血細胞分解後生出的代謝廢物? A.肝臟 B. 皮膚 C. 直腸 D. 腎臟,Answer,答案是B,選擇練習題,16.以下哪器官排泄從氨基酸分解後生出的代謝廢物? A. 皮膚 B. 膽囊 C. 直腸 D. 腎臟,Answer,答案是D,選擇練習題,17.以下哪器官排泄從呼吸作用生出的代謝廢物? 肺部 B. 肝臟 C. 腎臟 D. 皮膚,Answer,答案是A,選擇練習題,18.在維持體溫穩定的過程中，哺乳類皮膚作為 感受器。 B. 反應器。 C. 協調中心。 D. 感受器和反應器。,Answer,答案是D,選擇練習題,19.某人停止進食12小時後，以下哪些血液內物質的濃度在通過小腸絨毛後