排泄

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机体新陈代谢过程中产生的终产物排出体外的生理过程。

目录

生物学定义

综述

机体新陈代谢过程中产生的终产物排出体外的生理过程。糖、脂肪在代谢过程中完全氧化成水和二氧化碳

排泄

氨基酸在代谢过程中脱去氨基后,所余碳链也氧化成水和二氧化碳。氨基进而转化为氨、尿素尿酸。二氧化碳通过呼吸器官(肺或鳃等)排出体外。多余的水和含氮化合物(氨、尿素、尿酸)的排除主要是通过排泄器官来实现的。

由于动物进化水平不同和适应多变环境的结果,排泄器官一般可分为下列5类:①原生动物伸缩泡;②昆虫的马尔皮基氏小管;③甲壳动物的触角腺;④无脊椎动物的肾器官,包括原肾管、后肾管肾管;⑤脊椎动物的肾脏。  

意义

生物代谢产生的废物必须排出体外,否则将破坏内环境的稳定,导致中毒。如人患肾炎,排尿发生障碍,就出现尿中毒的症状

排泄的对象是细胞代谢废物,排泄过程一般都是耗能的。是由排泄器官完成的,人体过量的Ca2+和Fe2+是随粪便排出的,而这些离子以及细胞一些分泌物都是细胞代谢过程产生的,严格地说,这应属排泄而不是排遗。同理,肺排出CO2,肝排除胆汁,也都应属于排泄。

排泄

排泄的过程同时也是保持体液稳定的过程。饭菜咸了要多喝水,结果尿多,而排尿的结果既排除了过多的水,也排除了过多的盐。

动物的代谢废物主要是细胞呼吸产生的CO2和蛋白质等分子分解产生的含氮废物,如NH3、尿素、尿酸等。呼吸系统负责排出CO2。排泄系统则是排除含氮废物。

在于大多哺乳类来说,它们经两种主要的途径进行排泄作用。其之一为肾脏产生尿液(见泌尿系统),经排尿作用排出体外;另外一种为呼吸作用所产生的二氧化碳,经肺部呼出体外。

排尿作用受激素抗利尿激素所控制,此激素能增加远曲小管重吸收水的能力,并透过改变其自身浓度来控制排尿量,它是由脑小丘制造,并于脑下垂体储存及分泌。

排汗是另一种排泄作用,它可以排走水分及盐,但其实这个机制的主要目的是降温。狗只并没有皮肤

排泄

汗机制。

人类的主要排泄器官是肾以及辅助的泌尿器-用以排出尿液;以及大肠-用以排出固体的废物。 皮肤及肺部皆有排泄的功能:皮肤以流汗的方式排走水分及盐,肺部则排出水蒸气及二氧化碳。其中二氧化碳为人体最主要的代谢废物。

昆虫,它们的排泄系统包含了马氏管。马氏管是位于中肠和后肠交界处的细长盲管,代谢废物会经扩散作用或者主动运输进入马氏管,马氏管就会将代谢废物运送到肠。这些废物会经由粪便排出体外。  

植物排泄系统

植物没有排泄系统。植物能够利用无机氮,植物分解蛋白质而产生的含氮基团可在合成过程中反复使用。动物和植物不同,动物和人没有氨基酸库,不能储存作为能源之用的蛋白质或氨基酸。人和动物摄入的蛋白质除经消化,改造而成身体的建筑材料,供生长发育之用外,多余的蛋白质必须放出氨基,然后转化为糖原或脂肪,在细胞中储存,或进或加工后排出。  

排泄器官作用

排泄器官的主要作用是将体液转变成尿排于体外;控制排尿量,影响体液的容量和渗透压等;它是维持机体内环境相对稳定性的重要系统。将体液变成尿一般是通过排泄器官的超过滤、重吸收以及分泌等功能而实现的。  

排泄器官

伸缩泡

见于淡水的原生动物、海绵以及海产的纤毛虫类。草履虫的伸缩泡是固定的,并具有与内质网相联的小管

排泄

系统。变形虫的伸缩泡无固定位置,由一层薄膜组成,薄膜外被一层小泡包围,小泡层的附近布满线粒体。每个小泡的膜和伸缩泡膜融合后,小泡将液体排入伸缩泡内。伸缩泡内充满清亮的液体。液体的渗透浓度细胞质的低,钠离子含量高而钾离子含量低。

伸缩泡的充盈与排空是一种节律性活动。当伸缩泡的体积扩大到一定程度时,就产生收缩,将内含的液体排除到细胞外。伸缩泡节律性收缩和介质的渗透浓度有密切的关系。提高介质的渗透浓度,节律活动减慢或停止;降低介质的渗透浓度,节律活动加快。原生动物可以直接通过细胞膜扩散而排除CO2、氨以及其他代谢产物。

  

触角腺

或称绿腺,见于甲壳动物的头部。每侧的触角腺由末囊、迷路、肾管和尿囊组成。末囊位于食道旁,迷路

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是一条弯曲复杂的管子,尿囊开口于大触角的基部。由于各类甲壳动物生活于不同的环境,触角腺的变异甚大。例如,有的虾无迷路,寄居蟹的尿囊具有盲管,伸到腹部,海生的甲壳动物一般不具肾管。触角腺具有超过滤、重吸收和分泌的功能。血液经过超过滤作用形成原尿,原尿中的Na+、K+、Cl-等被肾管和膀胱重吸收,进入血液后形成终尿,排出体外。注射酚红的实验表明,尿中的酚红浓度比血液中的高,说明触角腺在形成尿的过程中,除过滤和重吸收作用外,还有分泌功能。

  

马尔皮基氏小管

简称马氏小管。昆虫纲、蜘蛛纲以及某些陆生的节肢动物,如蜈蚣马陆等的排泄系统由马氏小管与后

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肠组成。马氏小管是一些细长的管子,管子的一端开口于中肠与后肠之间,另一端为盲端,浸浴在血腔中。不同种昆虫的小管数目变化很大,少至2条,多至150条以上。但是每种昆虫的小管数目是恒定的。

在马氏小管内形成的原尿,尿量甚多。例如竹节虫,每小时所产生的原尿量相当于该动物的体液量。尿液的成分见表2,尿中除了各种离子和尿酸外,还有氨基酸和糖等化合物。原尿的总渗透浓度几乎和血浆的相等。原尿中K+的含量特别高,大约是血浆的8倍,其他离子浓度都比血浆的低。小管内尿液的电位比小管外血腔中血液的电位高出10~20毫伏。一般认为,K+从血液分泌到小管,是一个逆电化学和浓度梯度的主动转运过程,是一个耗能的过程,而其他离子,由血液进入小管则靠被动的扩散。原尿进入后肠后,大量水、盐类、糖和氨基酸等都被后肠重吸收,而尿酸被排除。尿酸是昆虫蛋白质代谢的终产物,在水中的溶解度甚低,昆虫后肠吸收水的能力很强,所以尿酸往往以结晶的形式被排出。

  

肾器官

原肾管见于扁形动物、袋形动物以及原始的环节动物。原肾管是一条细长的导管,起始端由管细胞或火焰

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细胞所组成。细胞形成的腔内,只有一条纤毛的细胞叫管细胞;腔内具有多条纤毛,呈火焰状的叫火焰细胞。原肾管经有收缩作用的尿囊和外界相通。

对原肾管的功能还不清楚。一般认为原肾管具有超滤作用。电镜的观察表明,在涡虫原肾管火焰细胞的胞壁上有一些宽35纳米的缝隙,缝上有细丝横过,推想这些结构,可能起阻挡大分子蛋白进入原肾管内的作用,而让水和盐类自由进入管内。在显微镜下能观察到火焰细胞上的纤毛作整束的活动。可能由于纤毛的运动,一方面促使管内的尿液前进,另一方面形成负压实现过滤作用。晶囊轮虫体液的渗透浓度为80毫摩尔/升,而排出尿液的渗透浓度为42毫摩尔/升,比体液的低。说明原肾管对盐类可能有重吸收作用。如果将该虫放入蒸馏水,排出的尿液变得更稀,说明原肾管是参与渗透调节的。

后肾管  多数环节动物的排泄器官为后肾管。后肾管的起始端和体腔相通。其管口是一种带纤毛的结构。后肾管分细段、中段和粗段,粗段通过尿囊开口于体外。后肾管的周围有丰富的血

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管。后肾管结构的复杂性和动物生活的环境有关。生活在淡水或陆地的环节动物的后肾管长,功能分化明显;海生的,后肾管短,分化不明显。

后肾管口上的纤毛运动促使体腔液流入后肾管。细段内的纤毛推动尿液在管内流动。在蚯蚓,用微穿刺取样分析法的研究表明,后肾管的细段具有分泌尿酸、尿素和氨的作用,而粗段对水、K+、Na+、Cl-和少量蛋白质有重吸收作用。体腔液经肾管后变成了尿。尿的主要成分是氨、尿素与尿酸。蚯蚓在一般情况下排出低渗的尿,如果把它放在高渗的介质中,排出尿的渗透浓度就增高。说明后肾系统除排除代谢的废物外,对机体的渗透压调节也有效。

肾管 见于软体动物。软体动物各纲的身体结构变化较大,排泄器官也如此。不管排泄器官变异如何,软体动物的排泄器官都在心脏部位和循环系统紧密相联。瓣鳃类有1对肾管。 肾管由海绵状的腺部和薄壁尿囊所组成。肾管的一端和围心腔相通,另一端开口于外套腔(图3)。围心腔液的蛋白质含量低于血液。心壁起超滤作用。围心腔液经肾管的重吸收或分泌作用后形成尿液,排出体外。田螺的肾管对Na+、K+、Cl-以及H2O 都有

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重吸收的作用。 在章鱼超滤作用发生在鳃心上,肾管有分泌K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、 SO厈-以及氨的作用。肾管吸收盐类或排出盐类和动物的栖息环境相关。田螺生活在淡水里,其体液的渗透压比淡水的高。田螺通过肾管重吸收盐类维持其体液的渗透压。而章鱼生活在多盐的海水里,其体液和海水等渗,多余的盐类经肾管排出。

 脊椎动物的排泄器官。它由数以百万计的肾单位组成。典型的肾单位包括肾小体肾小管两个部分。肾小体由肾小球肾小球囊(鲍曼氏囊)所组成。肾小球是一团毛细血管,由入球小动脉分支而成,毛细血管吻合后汇入出球小动脉。肾小囊的内层与毛细血管壁紧贴,而外层和肾小管的管壁相连。肾小管可分成3段:近曲小管、髓襻(亨利氏襻)和远曲小管。多个肾单位与集合管相连,集合管开口于肾乳头。由于各纲脊椎动物的进化水平不同,肾单位的结构也有很大的差别。肾单位不仅是肾脏的结构单位,而且是功能的单位。血液经过肾脏后,由于肾小体的超滤作用,肾小管的重吸收与分泌作用,形成了尿。

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