108 年 國立臺灣大學動物科技學系碩士班乙組《動物解剖生理學》

Ranvier 節（Node of Ranvier）是神經纖維（神經元軸突）上，被許旺氏鞘（Schwann cell）包覆的節段之間，所形成的週期性裸露區域。

心輸出量（Cardiac output，CO）是指心臟每分鐘搏出總血液的量。它代表心臟輸送到全身的血液量，是評估心臟功能的重要指標。心輸出量可以透過以下公式計算：
$CO = HR \times SV$

Hering-Breuer 反射（Hering-Breuer reflex）是一組與肺部伸展有關的呼吸反射，主要由肺臟內的牽張感受器（pulmonary stretch receptors）偵測肺部擴張程度，並將訊號傳遞至腦幹的呼吸中樞，進而

此處的「delayed heat」應為「delayed puberty」，意指延遲性青春期。青春期延遲是指個體進入青春期的時間晚於正常範圍。

壓力（Stress）在生理學上是指生物體面對環境中的壓力源（stressor）時，所產生的生理和心理反應。

動情週期（Estrous cycle），又稱發情週期，是指許多哺乳類雌性動物，除了靈長類（包括人類）之外，在性成熟後，生殖系統會週期性地發生一系列生理變化，以準備受孕。

恆定性（Homeostasis）是指生物體維持其內部環境相對穩定的能力，即使外部環境不斷變化。這種穩定狀態包括體溫、血糖濃度、pH值、離子濃度等關鍵生理參數的維持。

青春期（Puberty）是指個體從童年進入成年，並具備生殖能力的生理轉變時期。

此題考驗對神經訊號傳遞的基礎知識，包含動作電位的產生機制以及突觸傳遞過程。

動作電位的形成（以離子之進出與電位變化來描述）：
動作電位（Action Potential, AP）是神經元（或其他興奮性細胞）產生的一種短暫、快速且可傳播的電位變化，其形成主要涉及細胞膜內外離子濃度的差異以及電壓閘控離子通道（voltage-gated ion channels）的開關。

1. 靜止膜電位（Resting Membrane Potential, RMP）： 在未受刺激時，神經元細胞膜內外的離子濃度梯度（細胞外$Na^+$、$Cl^-$濃度高，細胞內$K^+$、陰離子濃度高）以及膜的通透性（主要由$K^+$通道決定）維持細胞膜呈現負電位，約為-70 mV。
2. 去極化（Depolarization）： 當神經元受到足夠的刺激（達到閾值電位，Threshold potential，約-55 mV）時，電壓閘控$Na^+$通道會快速打開，大量$Na^+$離子從細胞外湧入細胞內。這使得細胞膜內側的電位迅速升高，由負轉正，達到峰值（約+30 mV）。
3. 再極化（Repolarization）： 當膜電位達到峰值後，電壓閘控$Na^+$通道會失活（inactivate），而電壓閘控$K^+$通道則開始打開。$K^+$離子從細胞內流向細胞外，使得細胞膜內側的電位迅速下降，由正轉負，恢復到靜止膜電位。
4. 過極化（Hyperpolarization）： 由於電壓閘控$K^+$通道關閉速度較慢，可能會有一段時間內$K^+$外流過多，使細胞膜電位暫時低於靜止膜電位，稱為過極化。
5. 恢復期（Restoration）： 鈉鉀泵（$Na^+$-$K^+$ pump）持續工作，將$Na^+$泵出細胞外，將$K^+$泵入細胞內，恢復細胞膜內外的離子濃度梯度，使細胞膜電位恢復到靜止膜電位。

神經訊號從一神經細胞傳遞至另一神經細胞：
神經訊號從一個神經細胞傳遞到另一個神經細胞，主要透過突觸（synapse）進行，這個過程稱為突觸傳遞（synaptic tran

此題主要探討運動時身體如何偵測到生理變化，並進行調節以滿足增加的代謝需求。

身體如何感受此變化：

身體偵測到運動時生理變化的機制主要涉及以下幾種感受器：

1. 本體感受器（Proprioceptors）： 位於肌肉、肌腱和關節中的感受器，如肌肉紡錘（muscle spindles）和高爾基腱器官（Golgi tendon organs），能偵測肌肉長度、張力和收縮速度的變化。這些訊號會傳遞至中樞神經系統，引發運動指令和呼吸心跳的調節。
2. 化學感受器（Chemoreceptors）：
   • 周邊化學感受器： 主要位於頸動脈體（carotid bodies）和主動脈體（aortic bodies），能偵測血液中$O_2$分壓（$P_{O_2}$）的下降、$CO_2$分壓（$P_{CO_2}$）的升高以及$H^+$濃度的增加（pH值下降）。運動時，肌肉代謝增加會產生$CO_2$和乳酸（導致$H^+$增加），這些變化會刺激周邊化學感受器。
   • 中樞化學感受器： 位於腦幹延髓（medulla oblongata）腹側，對血液$CO_2$分壓（$P_{CO_2}$）的升高和$H^+$濃度的增加非常敏感。運動時$CO_2$的增加會刺激這些中樞感受器。
3. 壓力感受器（Baroreceptors）： 位於主動脈弓（aortic arch）和頸動脈竇（carotid sinus）的壓力感受器，能偵測血壓的變化。運動初期，運動指令會抑制副交感神經並活化交感神經，導致心率和心縮力增加，血壓上升，壓力感受器會偵測到這種變化，並參與調節。
4. 熱感受器（Thermoreceptors）： 運動時肌肉活動會產生熱量，體溫升高，位於皮膚和體內的熱感受器會偵測到此變化，並引發相應的散熱機制。

調節以應付身體需求：

身體的調節反應主要由自主神經系統（autonomic nervous system）和內分泌系統協調完成，目標是增加氧氣供應、能量代謝和排除代謝廢物。

此題探討季節性生殖的概念、在經濟動物中的應用，以及其內分泌調控機制。

季節性生殖（Seasonal Breeding）：
季節性生殖是指某些動物的繁殖活動高度集中在一年中的特定季節，以確保後代出生時能獲得最佳的生存和成長環境（例如，避免極端氣候、有充足的食物來源）。這種生殖模式通常與環境週期性變化（如日照長度、溫度、食物供應）有關。

經濟動物的季節性生殖特性：
許多重要的經濟動物，特別是反芻動物和馬科動物，都表現出季節性生殖的特性：

1. 綿羊（Sheep）： 典型地為短日照季節性繁殖動物。在日照縮短的秋季（約9月至隔年2月）進入繁殖季節。
2. 山羊（Goat）： 大多數山羊品種也屬於短日照季節性繁殖動物，繁殖季節集中在秋季和冬季。
3. 馬（Horse）： 長日照季節性繁殖動物。在日照增長的春季和夏季（約4月至8月）進入繁殖季節，以便在溫暖的季節產仔。
4. 牛（Cattle）： 相較於綿羊和山羊，牛的季節性繁殖性較弱，但仍有某些品種或地區會表現出季節性趨勢，尤其是在熱帶和亞熱帶地區，可能與溫度和雨量週期有關。
5. 豬（Pig）： 大多數現代豬品種已透過選育，繁殖季節性不明顯，可全年繁殖。但某些原始品種仍有季節性趨勢。

參與季節性生殖調節的內泌素：
季節性生殖的調控是一個複雜的內分泌軸，主要涉及：

1. 褪黑激素（Melatonin）：
   • 來源： 由松果體（pineal gland）分泌。
   • 調控： 褪黑激素的分泌受光週期（日照長度）的調控。在長日照下，褪黑激素分泌受抑制；在短日照下，褪黑激素分泌增加。
2. 促性腺激素釋放激素（GnRH）：
   • 來源： 由下視丘（hypothalamus）分泌。
   • 調控： 褪黑激素的作用是透過影響下視丘的GnRH分泌。
3. 促卵泡激素（FSH）和黃體生成素（LH）：
   • 來源： 由腦下垂體前葉（anterior pituitary）分泌。
   • 調控： GnRH作用於腦下垂體，促進FSH和LH的分泌。
4. 性腺激素（Steroid hormones）：

此題要求描述肝臟的結構、代謝功能、血糖調節，以及其他參與血糖調節的器官和內泌素。由於無法繪圖，將以文字詳細描述。

肝臟組織的結構與代謝方式：

結構：
肝臟是人體最大的腺體，由許多肝小葉（hepatic lobules）組成。每個肝小葉大致呈六角形，中心有一個中央靜脈（central vein）。肝小葉由肝細胞（hepatocytes）構成的肝板（hepatic laminae）放射狀排列而成，肝板之間有肝竇（sinusoids），肝竇是血竇，血液從門靜脈（portal vein）和肝動脈（hepatic artery）流入，流經肝竇後匯入中央靜脈。肝細胞之間有膽小管（bile canaliculi），負責收集膽汁，最終匯入膽管。肝細胞具有豐富的細胞器，如線粒體（負責能量代謝）、粗糙內質網和光滑內質網（負責蛋白質合成、藥物代謝、脂質合成）、高爾基體、過氧化物酶體和溶酶體。

代謝方式：
肝臟是身體的代謝中心，負責多種重要的代謝功能：

1. 醣類代謝：
   • 肝醣合成（Glycogenesis）： 血糖升高時，肝細胞將葡萄糖轉化為肝醣儲存。
   • 肝醣分解（Glycogenolysis）： 血糖降低時，肝細胞分解肝醣釋放葡萄糖進入血液。
   • 糖質新生（Gluconeogenesis）： 在禁食或飢餓狀態下，肝細胞利用乳酸、胺基酸、甘油等非醣類前驅物合成葡萄糖。
2. 脂質代謝：
   • 脂肪酸合成與氧化： 肝細胞合成脂肪酸，並將脂肪酸氧化產生能量。
   • 膽固醇合成與代謝： 肝臟是膽固醇的主要合成場所，並負責膽固醇的代謝和膽汁酸的形成。
   • 脂蛋白合成： 肝細胞合成極低密度脂蛋白（VLDL）等脂蛋白，負責將脂質運送到全身。
   • 酮體生成（Ketogenesis）： 在碳水化合物供應不足時，肝臟將脂肪酸分解產生的乙醯輔酶A（acetyl-CoA）轉化為酮體，供其他組織（如腦）利用。
3. 蛋白質代謝：
   • 胺基酸代謝： 肝細胞進行胺基酸的脫胺作用（deamination），將多餘的胺基酸轉化為尿素（尿素循環）或用於能量產生。
   • 蛋白質合成： 肝細胞合成血漿蛋白，如白蛋白（albumin）、凝血因子、載體蛋白等。
   • 氨的解毒： 肝臟將有毒的氨轉化為毒性較低的尿素排出。
4. 膽汁生成： 肝細胞分泌膽汁，幫助脂肪的消化和吸收。
5. 解毒與排泄： 肝臟對藥物、毒素、酒精進行代謝和解毒，並將其轉化為易於排泄的形式。
6. 維生素與礦物質儲存： 肝臟儲存脂溶性維生素（A, D, E, K）、維生素B12、鐵、銅等。

肝臟如何調節血糖：
肝臟在維持血糖恆定方面扮演核心角色，主要透過肝醣的儲存與釋放，以及糖質新生來調節血糖濃度。

1. 血糖升高時（如餐後）：
   • 胰島素（Insulin）分泌增加，作用於肝細胞。
   • 胰島素促進肝細胞攝取葡萄糖，增加肝醣合成（Glycogenesis）。
   • 胰島素抑制肝醣分解（Glycogenolysis）和糖質新生（Gluconeogenesis）。
   • 結果：肝臟從血液中吸收葡萄糖，減少葡萄糖釋放，有助於降低血糖。
2. 血糖降低時（如禁食或運動）：
   • 升糖素（Glucagon）和腎上腺素（Epinephrine）等升血糖荷爾蒙分泌增加，胰島素分泌減少。
   • 升糖素和腎上腺素作用於肝細胞。
   • 促進肝醣分解（Glycogenolysis），釋放葡萄糖至血液。