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排泄

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機(jī)體新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的終產(chǎn)物排出體外的生理過(guò)程。

目錄

生物學(xué)定義

綜述

機(jī)體新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的終產(chǎn)物排出體外的生理過(guò)程。糖、脂肪在代謝過(guò)程中完全氧化成水和二氧化碳

排泄

氨基酸在代謝過(guò)程中脫去氨基后,所余碳鏈也氧化成水和二氧化碳。氨基進(jìn)而轉(zhuǎn)化為氨、尿素尿酸。二氧化碳通過(guò)呼吸器官(肺或鰓等)排出體外。多余的水和含氮化合物(氨、尿素、尿酸)的排除主要是通過(guò)排泄器官來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

由于動(dòng)物進(jìn)化水平不同和適應(yīng)多變環(huán)境的結(jié)果,排泄器官一般可分為下列5類(lèi):①原生動(dòng)物伸縮泡;②昆蟲(chóng)的馬爾皮基氏小管;③甲殼動(dòng)物的觸角腺;④無(wú)脊椎動(dòng)物的腎器官,包括原腎管、后腎管腎管;⑤脊椎動(dòng)物的腎臟?! ?/p>

意義

生物代謝產(chǎn)生的廢物必須排出體外,否則將破壞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,導(dǎo)致中毒。如人患腎炎,排尿發(fā)生障礙,就出現(xiàn)尿中毒的癥狀

排泄的對(duì)象是細(xì)胞代謝廢物,排泄過(guò)程一般都是耗能的。是由排泄器官完成的,人體過(guò)量的Ca2+和Fe2+是隨糞便排出的,而這些離子以及細(xì)胞一些分泌物都是細(xì)胞代謝過(guò)程產(chǎn)生的,嚴(yán)格地說(shuō),這應(yīng)屬排泄而不是排遺。同理,肺排出CO2,肝排除膽汁,也都應(yīng)屬于排泄。

排泄

排泄的過(guò)程同時(shí)也是保持體液穩(wěn)定的過(guò)程。飯菜咸了要多喝水,結(jié)果尿多,而排尿的結(jié)果既排除了過(guò)多的水,也排除了過(guò)多的鹽。

動(dòng)物的代謝廢物主要是細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2和蛋白質(zhì)等分子分解產(chǎn)生的含氮廢物,如NH3、尿素、尿酸等。呼吸系統(tǒng)負(fù)責(zé)排出CO2。排泄系統(tǒng)則是排除含氮廢物。

在于大多哺乳類(lèi)來(lái)說(shuō),它們經(jīng)兩種主要的途徑進(jìn)行排泄作用。其之一為腎臟產(chǎn)生尿液(見(jiàn)泌尿系統(tǒng)),經(jīng)排尿作用排出體外;另外一種為呼吸作用所產(chǎn)生的二氧化碳,經(jīng)肺部呼出體外。

排尿作用受激素抗利尿激素所控制,此激素能增加遠(yuǎn)曲小管重吸收水的能力,并透過(guò)改變其自身濃度來(lái)控制排尿量,它是由腦小丘制造,并于腦下垂體儲(chǔ)存及分泌。

排汗是另一種排泄作用,它可以排走水分及鹽,但其實(shí)這個(gè)機(jī)制的主要目的是降溫。狗只并沒(méi)有皮膚

排泄

汗機(jī)制。

人類(lèi)的主要排泄器官是腎以及輔助的泌尿器-用以排出尿液;以及大腸-用以排出固體的廢物。 皮膚及肺部皆有排泄的功能:皮膚以流汗的方式排走水分及鹽,肺部則排出水蒸氣及二氧化碳。其中二氧化碳為人體最主要的代謝廢物。

昆蟲(chóng),它們的排泄系統(tǒng)包含了馬氏管。馬氏管是位于中腸和后腸交界處的細(xì)長(zhǎng)盲管,代謝廢物會(huì)經(jīng)擴(kuò)散作用或者主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入馬氏管,馬氏管就會(huì)將代謝廢物運(yùn)送到腸。這些廢物會(huì)經(jīng)由糞便排出體外?! ?/p>

植物排泄系統(tǒng)

植物沒(méi)有排泄系統(tǒng)。植物能夠利用無(wú)機(jī)氮,植物分解蛋白質(zhì)而產(chǎn)生的含氮基團(tuán)可在合成過(guò)程中反復(fù)使用。動(dòng)物和植物不同,動(dòng)物和人沒(méi)有氨基酸庫(kù),不能儲(chǔ)存作為能源之用的蛋白質(zhì)或氨基酸。人和動(dòng)物攝入的蛋白質(zhì)除經(jīng)消化,改造而成身體的建筑材料,供生長(zhǎng)發(fā)育之用外,多余的蛋白質(zhì)必須放出氨基,然后轉(zhuǎn)化為糖原或脂肪,在細(xì)胞中儲(chǔ)存,或進(jìn)或加工后排出?! ?/p>

排泄器官作用

排泄器官的主要作用是將體液轉(zhuǎn)變成尿排于體外;控制排尿量,影響體液的容量和滲透壓等;它是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定性的重要系統(tǒng)。將體液變成尿一般是通過(guò)排泄器官的超過(guò)濾、重吸收以及分泌等功能而實(shí)現(xiàn)的?! ?/p>

排泄器官

伸縮泡

見(jiàn)于淡水的原生動(dòng)物、海綿以及海產(chǎn)的纖毛蟲(chóng)類(lèi)。草履蟲(chóng)的伸縮泡是固定的,并具有與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相聯(lián)的小管

排泄

系統(tǒng)。變形蟲(chóng)的伸縮泡無(wú)固定位置,由一層薄膜組成,薄膜外被一層小泡包圍,小泡層的附近布滿(mǎn)線粒體。每個(gè)小泡的膜和伸縮泡膜融合后,小泡將液體排入伸縮泡內(nèi)。伸縮泡內(nèi)充滿(mǎn)清亮的液體。液體的滲透濃度細(xì)胞質(zhì)的低,鈉離子含量高而鉀離子含量低。

伸縮泡的充盈與排空是一種節(jié)律性活動(dòng)。當(dāng)伸縮泡的體積擴(kuò)大到一定程度時(shí),就產(chǎn)生收縮,將內(nèi)含的液體排除到細(xì)胞外。伸縮泡節(jié)律性收縮和介質(zhì)的滲透濃度有密切的關(guān)系。提高介質(zhì)的滲透濃度,節(jié)律活動(dòng)減慢或停止;降低介質(zhì)的滲透濃度,節(jié)律活動(dòng)加快。原生動(dòng)物可以直接通過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散而排除CO2、氨以及其他代謝產(chǎn)物。

  

觸角腺

或稱(chēng)綠腺,見(jiàn)于甲殼動(dòng)物的頭部。每側(cè)的觸角腺由末囊、迷路、腎管和尿囊組成。末囊位于食道旁,迷路

排泄

是一條彎曲復(fù)雜的管子,尿囊開(kāi)口于大觸角的基部。由于各類(lèi)甲殼動(dòng)物生活于不同的環(huán)境,觸角腺的變異甚大。例如,有的蝦無(wú)迷路,寄居蟹的尿囊具有盲管,伸到腹部,海生的甲殼動(dòng)物一般不具腎管。觸角腺具有超過(guò)濾、重吸收和分泌的功能。血液經(jīng)過(guò)超過(guò)濾作用形成原尿,原尿中的Na+、K+、Cl-等被腎管和膀胱重吸收,進(jìn)入血液后形成終尿,排出體外。注射酚紅的實(shí)驗(yàn)表明,尿中的酚紅濃度比血液中的高,說(shuō)明觸角腺在形成尿的過(guò)程中,除過(guò)濾和重吸收作用外,還有分泌功能。

  

馬爾皮基氏小管

簡(jiǎn)稱(chēng)馬氏小管。昆蟲(chóng)綱、蜘蛛綱以及某些陸生的節(jié)肢動(dòng)物,如蜈蚣馬陸等的排泄系統(tǒng)由馬氏小管與后

排泄

腸組成。馬氏小管是一些細(xì)長(zhǎng)的管子,管子的一端開(kāi)口于中腸與后腸之間,另一端為盲端,浸浴在血腔中。不同種昆蟲(chóng)的小管數(shù)目變化很大,少至2條,多至150條以上。但是每種昆蟲(chóng)的小管數(shù)目是恒定的。

在馬氏小管內(nèi)形成的原尿,尿量甚多。例如竹節(jié)蟲(chóng),每小時(shí)所產(chǎn)生的原尿量相當(dāng)于該動(dòng)物的體液量。尿液的成分見(jiàn)表2,尿中除了各種離子和尿酸外,還有氨基酸和糖等化合物。原尿的總滲透濃度幾乎和血漿的相等。原尿中K+的含量特別高,大約是血漿的8倍,其他離子濃度都比血漿的低。小管內(nèi)尿液的電位比小管外血腔中血液的電位高出10~20毫伏。一般認(rèn)為,K+從血液分泌到小管,是一個(gè)逆電化學(xué)和濃度梯度的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程,是一個(gè)耗能的過(guò)程,而其他離子,由血液進(jìn)入小管則靠被動(dòng)的擴(kuò)散。原尿進(jìn)入后腸后,大量水、鹽類(lèi)、糖和氨基酸等都被后腸重吸收,而尿酸被排除。尿酸是昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)代謝的終產(chǎn)物,在水中的溶解度甚低,昆蟲(chóng)后腸吸收水的能力很強(qiáng),所以尿酸往往以結(jié)晶的形式被排出。

  

腎器官

原腎管見(jiàn)于扁形動(dòng)物、袋形動(dòng)物以及原始的環(huán)節(jié)動(dòng)物。原腎管是一條細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管,起始端由管細(xì)胞或火焰

排泄

細(xì)胞所組成。細(xì)胞形成的腔內(nèi),只有一條纖毛的細(xì)胞叫管細(xì)胞;腔內(nèi)具有多條纖毛,呈火焰狀的叫火焰細(xì)胞。原腎管經(jīng)有收縮作用的尿囊和外界相通。

對(duì)原腎管的功能還不清楚。一般認(rèn)為原腎管具有超濾作用。電鏡的觀察表明,在渦蟲(chóng)原腎管火焰細(xì)胞的胞壁上有一些寬35納米的縫隙,縫上有細(xì)絲橫過(guò),推想這些結(jié)構(gòu),可能起阻擋大分子蛋白進(jìn)入原腎管內(nèi)的作用,而讓水和鹽類(lèi)自由進(jìn)入管內(nèi)。在顯微鏡下能觀察到火焰細(xì)胞上的纖毛作整束的活動(dòng)??赡苡捎诶w毛的運(yùn)動(dòng),一方面促使管內(nèi)的尿液前進(jìn),另一方面形成負(fù)壓實(shí)現(xiàn)過(guò)濾作用。晶囊輪蟲(chóng)體液的滲透濃度為80毫摩爾/升,而排出尿液的滲透濃度為42毫摩爾/升,比體液的低。說(shuō)明原腎管對(duì)鹽類(lèi)可能有重吸收作用。如果將該蟲(chóng)放入蒸餾水,排出的尿液變得更稀,說(shuō)明原腎管是參與滲透調(diào)節(jié)的。

后腎管  多數(shù)環(huán)節(jié)動(dòng)物的排泄器官為后腎管。后腎管的起始端和體腔相通。其管口是一種帶纖毛的結(jié)構(gòu)。后腎管分細(xì)段、中段和粗段,粗段通過(guò)尿囊開(kāi)口于體外。后腎管的周?chē)胸S富的血

排泄

管。后腎管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和動(dòng)物生活的環(huán)境有關(guān)。生活在淡水或陸地的環(huán)節(jié)動(dòng)物的后腎管長(zhǎng),功能分化明顯;海生的,后腎管短,分化不明顯。

后腎管口上的纖毛運(yùn)動(dòng)促使體腔液流入后腎管。細(xì)段內(nèi)的纖毛推動(dòng)尿液在管內(nèi)流動(dòng)。在蚯蚓,用微穿刺取樣分析法的研究表明,后腎管的細(xì)段具有分泌尿酸、尿素和氨的作用,而粗段對(duì)水、K+、Na+、Cl-和少量蛋白質(zhì)有重吸收作用。體腔液經(jīng)腎管后變成了尿。尿的主要成分是氨、尿素與尿酸。蚯蚓在一般情況下排出低滲的尿,如果把它放在高滲的介質(zhì)中,排出尿的滲透濃度就增高。說(shuō)明后腎系統(tǒng)除排除代謝的廢物外,對(duì)機(jī)體的滲透壓調(diào)節(jié)也有效。

腎管 見(jiàn)于軟體動(dòng)物。軟體動(dòng)物各綱的身體結(jié)構(gòu)變化較大,排泄器官也如此。不管排泄器官變異如何,軟體動(dòng)物的排泄器官都在心臟部位和循環(huán)系統(tǒng)緊密相聯(lián)。瓣鰓類(lèi)有1對(duì)腎管。 腎管由海綿狀的腺部和薄壁尿囊所組成。腎管的一端和圍心腔相通,另一端開(kāi)口于外套腔(圖3)。圍心腔液的蛋白質(zhì)含量低于血液。心壁起超濾作用。圍心腔液經(jīng)腎管的重吸收或分泌作用后形成尿液,排出體外。田螺的腎管對(duì)Na+、K+、Cl-以及H2O 都有

排泄

重吸收的作用。 在章魚(yú)超濾作用發(fā)生在鰓心上,腎管有分泌K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、 SO厈-以及氨的作用。腎管吸收鹽類(lèi)或排出鹽類(lèi)和動(dòng)物的棲息環(huán)境相關(guān)。田螺生活在淡水里,其體液的滲透壓比淡水的高。田螺通過(guò)腎管重吸收鹽類(lèi)維持其體液的滲透壓。而章魚(yú)生活在多鹽的海水里,其體液和海水等滲,多余的鹽類(lèi)經(jīng)腎管排出。

 脊椎動(dòng)物的排泄器官。它由數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的腎單位組成。典型的腎單位包括腎小體、腎小管兩個(gè)部分。腎小體由腎小球腎小球囊(鮑曼氏囊)所組成。腎小球是一團(tuán)毛細(xì)血管,由入球小動(dòng)脈分支而成,毛細(xì)血管吻合后匯入出球小動(dòng)脈。腎小囊的內(nèi)層與毛細(xì)血管壁緊貼,而外層和腎小管的管壁相連。腎小管可分成3段:近曲小管、髓襻(亨利氏襻)和遠(yuǎn)曲小管。多個(gè)腎單位與集合管相連,集合管開(kāi)口于腎乳頭。由于各綱脊椎動(dòng)物的進(jìn)化水平不同,腎單位的結(jié)構(gòu)也有很大的差別。腎單位不僅是腎臟的結(jié)構(gòu)單位,而且是功能的單位。血液經(jīng)過(guò)腎臟后,由于腎小體的超濾作用,腎小管的重吸收與分泌作用,形成了尿。

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