生物與環境 / 子課題
體內平衡
Homeostasis
負反饋機制；血糖調節（胰島素/胰高血糖素/肝臟）；血液成分恆定
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 解釋血糖水平的負反饋調節機制
考評提示：胰島素/胰高血糖素的負反饋機制
- 邏輯 血糖水平以負反饋機制調節：進食後血糖上升，胰臟的 β 細胞分泌胰島素，刺激肝臟把葡萄糖轉化為糖原儲存，並促進體細胞對葡萄糖的攝取，血糖因而下降；當血糖過低時，α 細胞分泌升糖素，刺激肝臟分解糖原為葡萄糖並釋放至血液中，使血糖回復正常水平
- 考評重點 肝臟是血糖調節的主要器官：它能把多餘的葡萄糖轉化為糖原儲存，亦能把糖原分解為葡萄糖釋回血液；肝臟同時接受神經系統及激素 (胰島素、升糖素) 的調控
- trap 糖尿病分兩型，病因不同：第 I 型由自身免疫破壞 β 細胞引致，胰島素分泌不足，須以注射胰島素治療；第 II 型為靶細胞對胰島素反應下降 (胰島素抵抗)，即使血液中胰島素水平仍可能正常；考生須分辨「不能分泌胰島素」與「細胞不反應」的差別
常見題型 · scoring points
解釋負回饋機制的通用模型及其在穩態中的意義
- 組成部分：包括刺激（環境變化）、感受器（偵測變化）、控制中心（處理信息）及效應器（產生反應）。
- 運作原理：當某一參數偏離正常水平時，感受器偵測到信號，引發效應器產生與偏差方向相反的反應。
- 糾正偏差：反應會抵消最初的刺激，使該參數恢復至正常的設定點（set-point）。
- 穩態意義：透過不斷糾正偏差，維持體內環境（如血液 pH、滲透壓）在狹窄的穩定範圍內，確保酶活性。
詳述胰臟與肝臟在血糖調節中的協調角色
- 胰臟作為感受器：胰島內的 α 和 β 細胞能直接偵測流經胰臟血液中的葡萄糖濃度。
- 激素分泌：血糖高時 β 細胞分泌胰島素；血糖低時 α 細胞分泌胰高血糖素。
- 肝臟作為主要效應器：肝細胞具兩種激素的受體，負責進行糖原合成（glycogenesis）或糖原分解（glycogenolysis）。
- 負回饋：肝臟的反應（增加或減少血糖釋放）會消除最初的血糖偏差，從而減少激素的分泌量。
解釋胰島素與升糖素對靶細胞的具體生理效應
- 胰島素效應：增加細胞膜對葡萄糖的通透性（促進攝取）；加速葡萄糖轉化為肝糖原或脂肪；提高細胞呼吸率。
- 升糖素效應：促進肝臟中的肝糖原分解為葡萄糖（糖原分解/glycogenolysis）並釋入血液，從而升高血糖水平。
- 拮抗作用：兩者效應相反，胰島素負責降低血糖，升糖素負責升高血糖，共同維持動態平衡。
- 肌肉細胞：胰島素亦作用於肌肉細胞以合成肌糖原，但肌糖原不能直接分解回血液葡萄糖。
描述血液中二氧化碳水平對呼吸速率的調節機制
- 刺激來源：細胞呼吸產生 CO₂ 進入血液，形成碳酸，導致血液 pH 值下降。
- 化學感受器：延髓及大動脈/頸動脈內的化學感受器偵測到 H⁺ 濃度增加（pH 下降）。
- 呼吸中樞：延髓的呼吸中樞發送更頻密的神經衝動至呼吸肌（肋間肌及膈肌）。
- 反應：呼吸頻率增加及深度加強，加速肺部氣體交換，排出多餘 CO₂，使血液 pH 恢復正常。
解釋體內平衡的意義及其對生物的重要性
- 定義：體內平衡是指生物體內部環境（如體溫、血糖、pH、水分）維持在相對穩定範圍內的過程。
- 重要性：酶活性對溫度及 pH 高度敏感；穩定環境確保酶正常運作，維持正常代謝。
- 細胞功能：穩定的水分及離子濃度可防止細胞因滲透而脹破或萎縮。
- 獨立性：有效的體內平衡使生物能夠在不同外界環境下維持正常生理功能。
以負反饋機制的通用模型解釋體內平衡的運作
- 四個元件：感受器（偵測偏離）→控制中心（比較與整合）→效應器（執行反應）→反應使偏離回復至設定點。
- 偏離：若某變量偏離設定值（上升或下降），感受器會偵測變化。
- 反應：效應器產生與偏離方向相反的反應（如血糖高時分泌胰島素使其下降）。
- 通用性：血糖、體溫、水分等調節均遵循此模型；負反饋可避免過度反應。
負反饋 (Negative Feedback) 萬能框架
- 所有 DSE 生理調節題均可套用以下 6 步：
- ① 刺激 (Stimulus)：偏離正常水平的狀態（如體溫升高）。
- ② 感受器 (Receptor)：感知變化的細胞/器官（如大腦下丘腦）。
- ③ 控制中心 (Control Centre)：發出信號的部位（通常也是下丘腦或胰島）。
- ④ 效應器 (Effector)：執行指令的部位（如汗腺、血管、肌肉）。
- ⑤ 反應 (Response)：效應器的具體動作（如汗腺分泌增加）。
- ⑥ 結果 (Result)：參數恢復正常水平（負反饋完成）。
解釋神經系統與內分泌系統在穩態中的協調
- 神經系統：負責快速、精確的短期調節（如縮手反射、即時的體溫調節）。
- 內分泌系統：負責較慢但持久的廣泛調節（如生長、長期血糖控制、生殖週期）。
- 下丘腦的角色：作為兩大系統的橋樑；接收神經信號並通過垂體控制激素分泌。
- 協同作用示例：在應激狀態下，交感神經首先激活，隨後腎上腺素（激素）維持持續的應急反應。
比較負回饋與正回饋機制
- 負回饋（Negative Feedback）：旨在減少或抵消最初的偏差，使系統回歸穩定狀態（如血糖調節）。
- 正回饋（Positive Feedback）：旨在放大最初的偏差，推動過程走向完成（如分娩時的宮縮、血液凝固）。
- 穩態關係：穩態主要依賴負回饋來維持體內環境恆定；正回饋通常與爆發性的生理過程相關，非用於維持恆定。
體內平衡對細胞代謝的重要性
- 酶活性：維持恆定的溫度及 pH 值，確保體內各種酶能以最高效率工作。
- 水勢穩定：防止細胞因外界滲透壓變化而過度吸水脹破或失水皺縮。
- 養分供應：確保血液中具備穩定的葡萄糖水平，為細胞呼吸提供不間斷的能源。
- 廢物排除：防止代謝廢物（如 CO2, 尿素）在體內積聚而毒害細胞。
生物與環境 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 生物神器 App。
