营养物质和氧气不断地通过循环系统运输到体细胞，而体细胞通过呼吸 作用等不断地产生的二氧化碳和尿素等代谢废物，需要排出体外。人体是怎 样通过相应调节来实现体内各种物质的动态平衡，从而为体细胞的正常生理 活动提供保障的呢？
营养物质的利用
各种营养物质进入体内后，会通过各种途径而被利用。从食物中获得的 营养物质除用来氧化供能外，还用来构成我们的身体。
与平衡 糖元是由多
个葡萄糖分子结 合在一起形成的 多糖化合物。
吸收到体内的葡萄糖，一部分直接被组织细胞用以氧 化供能，多余的部分会在肝脏或肌肉等组织细胞中合成糖 元或在体内转变为脂肪，作为能源物质储备着。
葡萄糖作为人体细胞的重要能源物质，除来自食物的消化、吸收外，
还可以来自哪里？
如果一个人过度节食，会带来什么后果？
思考与讨论
思考与讨论
脂肪消化吸收后可被组织细胞利用，也可由血液运输到脂肪组织贮存 起来。当需要时，贮存的脂肪也可进行分解，释放出能量供细胞利用。
蛋白质被消化吸收后，在各种组织细胞中又会重新合成人体所特有的 蛋白质，或氧化分解供能，也可以合成糖类和脂肪。蛋白质分解后，会产 生二氧化碳、水和含氮废物，如尿素等。
糖类、脂肪和蛋白质在人体组织细胞中不断地进行着合成与分解，新 旧物质不断更替。与此同时，人体每天都需要大量的氧气来氧化分解各种 营养物质，以产生足够的能量，维持生命活动。
当一个人的能量获得大于消耗时，能量就会被贮存起来，使体内有机 物积累增加；反之，当能量获得小于消耗时，则会分解体内原有的有机物，
使体内有机物贮存减少。
获得的能量＝消耗的能量 + 贮存的能量
泌 尿 系 统
在我们利用营养物质的氧化分解获得能量、合成身体新的组成物质的 同时，会产生一些废物，这些废物通过一定途径排出体外的过程，称为排 泄（excretion）。大部分废物是通过泌尿系统以尿的形式排出的，其他废物 可通过皮肤、呼吸系统等排出体外。
读图
泌尿系统（如图 4-36）由哪些器官组成？它们各有什么功能？
动脉 静脉
肾动脉——把血液从大动脉运送至肾脏 肾静脉——把血液从肾脏运送回大静脉 肾脏——形成尿液
输尿管——运送尿液到膀胱
膀胱——暂时贮存尿液
尿道——尿液由膀胱经尿道排出体外
图4-36 泌尿系统
图4-37 肾的切面图 图4-38 肾单位
肾脏（kidney）是人体最主要的排泄器官，位于人腰后部脊柱两侧，左 右各一个。每个肾脏由肾实质和肾盂组成，从纵切面可看出，肾实质由外 到内分为皮质和髓质（如图 4-37）。肾脏的基本结构和功能单位是肾单位
（如图 4-38），每个肾脏含有 100 多万个肾单位。
肾盂
肾静脉 肾动脉
血流
输尿管
肾髓质
肾髓质
集合管
肾皮质 肾皮质
肾小管 肾小囊
肾小球 出球 小动脉
入球 小动脉 毛细血管网 尿
（到膀胱）
动脉 静脉
肾动脉——把血液从大动脉运送至肾脏 肾静脉——把血液从肾脏运送回大静脉 肾脏——形成尿液
输尿管——运送尿液到膀胱
膀胱——暂时贮存尿液
尿道——尿液由膀胱经尿道排出体外
肾盂
肾静脉 肾动脉
尿
（到膀胱）
与平衡
图4-39 肾的过滤过程
肾 脏 就 像 一 部 过 滤 机， 当 血 液流经肾脏时，通过一个个微小的
“ 过滤器 ”——肾单位进行工作。
肾单位主要由肾小体和肾小管组 成，其中肾小体是由肾小球和肾小 囊组成，肾小球是由入球小动脉分 支形成的毛细血管网组成的。血液 流经肾小球时，除血细胞和大分子 蛋白质外的其他物质均可通过滤过 作用进入肾小囊形成原尿。原尿经 过肾小管时，其中对人体有用的物 质，如大部分水、部分无机盐、全 部葡萄糖和氨基酸等，经肾小管的 重吸收作用进入肾小管外的毛细血 管重新回到血液中，而原尿中的其 余成分如水、无机盐、尿素和尿酸 等最终形成尿液。尿液先进入肾盂 汇集，再经输尿管、膀胱和尿道排 出体外，如图 4-39 所示。
有用的物质及 大部分的水分 被重吸收回血 液中
尿液流往肾盂 再通往输尿管
尿液 输尿管
含有废物的血液
已净化的血液 动脉
静脉
血液流回静脉 由动脉而
来的血
血液在此过滤
当人的肾功能发生某些障碍，不能及时将溶于水中的尿素等代谢废物 排出时，人体就会中毒，甚至死亡。对于严重肾功能障碍者，现代医学大多 采用人工肾和肾移植手段来维持生命。
科学·技术·
社会·环境
人 工 肾
当肾功能衰竭时，体内的代谢废 物不能及时排出，人就会因中毒而死 亡。人工肾是一种替代肾脏功能的机 器，其主体结构是一个透析器。血液 透析时，用插管将病人的血液引入透 析器，经透析后，再将净化的血液送 回病人的静脉中，达到帮助人体排出 尿素等废物的目的，如图 4-40 所示。
血液泵 血液
透析液 透析液
透析膜
用过的 透析液
新鲜透析液
图4-40 人工肾透析过程
透析器的关键技术是透析膜。早在 19 世纪中叶，就有人设法用透析 法除去血液中的尿素，因未找到合适的透析膜未获成功。1943 年，库尔夫
（Kolf）等人首次将转鼓型人工肾应用于临床并获得成功，开创了用人工肾治 疗肾衰竭患者的历史。1966 年，斯图尔德（Steward）成功研制出空心纤维人 工肾，并获得临床应用成功。空心纤维型透析器是目前临床使用最多、效果 最好的一类透析器。它具有高通量、高效、生物相容性好等优点，将是今 后透析膜研究的主要方向。
人工肾是目前临床上应用广泛、疗效较显著的一种人工器官，就慢性 肾炎和晚期尿毒症的治疗效果而言，其五年生存率已达 70%~80%。未来的 人工肾将逐渐走向微型化和便携化，其治疗范围将从医院逐步走进患者家庭。
水 盐 平 衡
人体通过自身调节来实现生命活动的正常进行，其中水盐平衡是人体 生命活动调节的重要方面，对于维持人体的健康有着重要的意义。
当体内水分过剩时，肾脏会产生很多的尿，将多余水分排出；相反，如 果体内水分不足，肾脏就只产生少量的尿。肾就是这样来平衡体内的水分的。
读图
1．人体通过哪些途径获得水分？食物中的水分到达体内细胞一般要经 历哪些途径？
2．人体内的水分可以通过哪些途径排出体外？
水分增加 水分流失
必须平衡
1.饮水 2.进食
2.流汗 1.呼吸
3.排尿 4.排粪 3.细胞的呼吸作用
O2
O2
CO2
CO2
营养 物质
水分
水分
能量
能量
图4-41 体内水分平衡
与平衡
人体细胞周围的液体——细胞外液，含有一定量的无机盐，而且它们 的含量必须保持相对稳定，细胞才能正常生活。如果我们喝很多水，又不 增加盐分，肾脏会产生盐含量较低的尿。如果我们摄入的盐较多，又不多 喝水，肾脏会产生盐含量较高的尿液，把多余的盐分排出。除了肾脏对水 盐平衡起到的重要作用外，皮肤、呼吸系统也承担了部分功能。
肾脏虽然对体内的水和盐的浓度具有一定的调节能力，但这种调节能 力是有一定限度的。人不能饮用海水，就是因为海水中含有较多的盐分，
超出了肾脏的调节能力，结果人体会因为积累过多的盐而死亡。
当人严重腹泻、剧烈呕吐时，常要通过输液治疗的主要原因是什么？
1．从体内自身组成物质的角度看，昨天的你和今天的你一样吗？
2．在人的不同生长发育时期（幼年、成年和老年），同化作用和异化 作用之间的相对强度变化有什么特点？
思考与讨论
思考与讨论
代谢的多样性
生物体内时时刻刻都在进行着物质和能量的转换，即进行着代谢。代 谢是生物的主要特征之一。一旦代谢停止，生命也就结束了。代谢是生物 生存的基本条件，是生命的基本特征。
生物的代谢活动包括同化作用和异化作用两个方面。同化作用是指生 物体会不断地从外界吸收营养物质，合成新的自身组成物质，并贮存能量 的过程。如绿色植物的光合作用、人体对食物的消化和吸收过程等都是同 化作用。异化作用是指生物体不断地氧化分解自身组成物质，释放能量，
并不断排出代谢废物的过程。如呼吸作用是生物异化作用的主要过程。
按同化作用的方式不同，可将生物的营养方式分为自养和异养。各种 植物能通过光合作用，将无机物直接制造成有机物并贮存能量，这种营养 方式叫自养。人和动物等需通过摄取现成的有机物来获得营养，不能直接 把无机物合成有机物，这种营养方式叫异养。
进行自养生活的生物有植物和光合细菌等。进行异养生活的生物中，
1. 人体的泌尿系统由 __________、__________、__________ 和 __________ 等器 官组成，尿液的形成主要通过肾单位的 ____________ 和 ____________ 的作用。
2. 人一般夏天尿少，这是因为（ ）。
A. 体内废物少 B. 体内水分需要量大
C. 汗液分泌多 D. 体内的代谢废物主要由皮肤排出 3. 生物的代谢包括 ____________ 和 _____________ 两个方面。按 ___________
方式的不同，可将生物的营养方式分为 ____________ 和 ____________ 两种类 型。
4. 下列属于自养生物的是（ ）。
A．紫菜 B．蝗虫 C．青霉 D．酵母菌 5. 当一个人长期发烧生病以后，会逐渐消瘦。这是为什么？
练习
人和多数动物以捕食方式摄取营养；而多数真菌和细菌等都可以从已死的、
腐烂的生物体中获得营养，这类生物为腐生生物；还有如蛔虫、病毒和结核 杆菌等生活于另一种生物体内或体表并从其体内获得营养，这类生物为寄 生生物。