排泄

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機體新陳代謝過程中產生的終產物排出體外的生理過程。

目錄

生物學定義

綜述

機體新陳代謝過程中產生的終產物排出體外的生理過程。糖、脂肪在代謝過程中完全氧化成水和二氧化碳

排泄

胺基酸在代謝過程中脫去氨基後,所余碳鏈也氧化成水和二氧化碳。氨基進而轉化為氨、尿素尿酸。二氧化碳通過呼吸器官(肺或鰓等)排出體外。多餘的水和含氮化合物(氨、尿素、尿酸)的排除主要是通過排泄器官來實現的。

由於動物進化水平不同和適應多變環境的結果,排泄器官一般可分為下列5類:①原生動物伸縮泡;②昆蟲的馬爾皮基氏小管;③甲殼動物的觸角腺;④無脊椎動物的腎器官,包括原腎管、後腎管腎管;⑤脊椎動物的腎臟。  

意義

生物代謝產生的廢物必須排出體外,否則將破壞內環境的穩定,導致中毒。如人患腎炎,排尿發生障礙,就出現尿中毒的症状

排泄的對象是細胞代謝廢物,排泄過程一般都是耗能的。是由排泄器官完成的,人體過量的Ca2+和Fe2+是隨糞便排出的,而這些離子以及細胞一些分泌物都是細胞代謝過程產生的,嚴格地說,這應屬排泄而不是排遺。同理,肺排出CO2,肝排除膽汁,也都應屬於排泄。

排泄

排泄的過程同時也是保持體液穩定的過程。飯菜咸了要多喝水,結果尿多,而排尿的結果既排除了過多的水,也排除了過多的鹽。

動物的代謝廢物主要是細胞呼吸產生的CO2和蛋白質等分子分解產生的含氮廢物,如NH3、尿素、尿酸等。呼吸系統負責排出CO2。排泄系統則是排除含氮廢物。

在於大多哺乳類來說,它們經兩種主要的途徑進行排泄作用。其之一為腎臟產生尿液(見泌尿系統),經排尿作用排出體外;另外一種為呼吸作用所產生的二氧化碳,經肺部呼出體外。

排尿作用受激素抗利尿激素所控制,此激素能增加遠曲小管重吸收水的能力,並透過改變其自身濃度來控制排尿量,它是由腦小丘製造,並於腦下垂體儲存及分泌。

排汗是另一種排泄作用,它可以排走水分及鹽,但其實這個機制的主要目的是降溫。狗只並沒有皮膚

排泄

汗機制。

人類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,它們的排泄系統包含了馬氏管。馬氏管是位於中腸和後腸交界處的細長盲管,代謝廢物會經擴散作用或者主動運輸進入馬氏管,馬氏管就會將代謝廢物運送到腸。這些廢物會經由糞便排出體外。  

植物排泄系統

植物沒有排泄系統。植物能夠利用無機氮,植物分解蛋白質而產生的含氮基團可在合成過程中反覆使用。動物和植物不同,動物和人沒有胺基酸庫,不能儲存作為能源之用的蛋白質或胺基酸。人和動物攝入的蛋白質除經消化,改造而成身體的建築材料,供生長發育之用外,多餘的蛋白質必須放出氨基,然後轉化為糖原或脂肪,在細胞中儲存,或進或加工後排出。  

排泄器官作用

排泄器官的主要作用是將體液轉變成尿排於體外;控制排尿量,影響體液的容量和滲透壓等;它是維持機體內環境相對穩定性的重要系統。將體液變成尿一般是通過排泄器官的超過濾、重吸收以及分泌等功能而實現的。  

排泄器官

伸縮泡

見於淡水的原生動物、海綿以及海產的纖毛蟲類。草履蟲的伸縮泡是固定的,並具有與內質網相聯的小管

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系統。變形蟲的伸縮泡無固定位置,由一層薄膜組成,薄膜外被一層小泡包圍,小泡層的附近布滿粒線體。每個小泡的膜和伸縮泡膜融合後,小泡將液體排入伸縮泡內。伸縮泡內充滿清亮的液體。液體的滲透濃度細胞質的低,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律性活動。當伸縮泡的體積擴大到一定程度時,就產生收縮,將內含的液體排除到細胞外。伸縮泡節律性收縮和介質的滲透濃度有密切的關係。提高介質的滲透濃度,節律活動減慢或停止;降低介質的滲透濃度,節律活動加快。原生動物可以直接通過細胞膜擴散而排除CO2、氨以及其他代謝產物。

  

觸角腺

或稱綠腺,見於甲殼動物的頭部。每側的觸角腺由末囊、迷路、腎管和尿囊組成。末囊位於食道旁,迷路

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是一條彎曲複雜的管子,尿囊開口於大觸角的基部。由於各類甲殼動物生活於不同的環境,觸角腺的變異甚大。例如,有的蝦無迷路,寄居蟹的尿囊具有盲管,伸到腹部,海生的甲殼動物一般不具腎管。觸角腺具有超過濾、重吸收和分泌的功能。血液經過超過濾作用形成原尿,原尿中的Na+、K+、Cl-等被腎管和膀胱重吸收,進入血液後形成終尿,排出體外。注射酚紅的實驗表明,尿中的酚紅濃度比血液中的高,說明觸角腺在形成尿的過程中,除過濾和重吸收作用外,還有分泌功能。

  

馬爾皮基氏小管

簡稱馬氏小管。昆蟲綱、蜘蛛綱以及某些陸生的節肢動物,如蜈蚣馬陸等的排泄系統由馬氏小管與後

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腸組成。馬氏小管是一些細長的管子,管子的一端開口於中腸與後腸之間,另一端為盲端,浸浴在血腔中。不同種昆蟲的小管數目變化很大,少至2條,多至150條以上。但是每種昆蟲的小管數目是恆定的。

在馬氏小管內形成的原尿,尿量甚多。例如竹節蟲,每小時所產生的原尿量相當於該動物的體液量。尿液的成分見表2,尿中除了各種離子和尿酸外,還有胺基酸和糖等化合物。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。一般認為,K+從血液分泌到小管,是一個逆電化學和濃度梯度的主動轉運過程,是一個耗能的過程,而其他離子,由血液進入小管則靠被動的擴散。原尿進入後腸後,大量水、鹽類、糖和胺基酸等都被後腸重吸收,而尿酸被排除。尿酸是昆蟲蛋白質代謝的終產物,在水中的溶解度甚低,昆蟲後腸吸收水的能力很強,所以尿酸往往以結晶的形式被排出。

  

腎器官

原腎管見於扁形動物、袋形動物以及原始的環節動物。原腎管是一條細長的導管,起始端由管細胞或火焰

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

對原腎管的功能還不清楚。一般認為原腎管具有超濾作用。電鏡的觀察表明,在渦蟲原腎管火焰細胞的胞壁上有一些寬35奈米的縫隙,縫上有細絲橫過,推想這些結構,可能起阻擋大分子蛋白進入原腎管內的作用,而讓水和鹽類自由進入管內。在顯微鏡下能觀察到火焰細胞上的纖毛作整束的活動。可能由於纖毛的運動,一方面促使管內的尿液前進,另一方面形成負壓實現過濾作用。晶囊輪蟲體液的滲透濃度為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。說明原腎管對鹽類可能有重吸收作用。如果將該蟲放入蒸餾水,排出的尿液變得更稀,說明原腎管是參與滲透調節的。

後腎管  多數環節動物的排泄器官為後腎管。後腎管的起始端和體腔相通。其管口是一種帶纖毛的結構。後腎管分細段、中段和粗段,粗段通過尿囊開口於體外。後腎管的周圍有豐富的血

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管。後腎管結構的複雜性和動物生活的環境有關。生活在淡水或陸地的環節動物的後腎管長,功能分化明顯;海生的,後腎管短,分化不明顯。

後腎管口上的纖毛運動促使體腔液流入後腎管。細段內的纖毛推動尿液在管內流動。在蚯蚓,用微穿刺取樣分析法的研究表明,後腎管的細段具有分泌尿酸、尿素和氨的作用,而粗段對水、K+、Na+、Cl-和少量蛋白質有重吸收作用。體腔液經腎管後變成了尿。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中,排出尿的滲透濃度就增高。說明後腎系統除排除代謝的廢物外,對機體的滲透壓調節也有效。

腎管 見於軟體動物。軟體動物各綱的身體結構變化較大,排泄器官也如此。不管排泄器官變異如何,軟體動物的排泄器官都在心臟部位和循環系統緊密相聯。瓣鰓類有1對腎管。 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,另一端開口於外套腔(圖3)。圍心腔液的蛋白質含量低於血液。心壁起超濾作用。圍心腔液經腎管的重吸收或分泌作用後形成尿液,排出體外。田螺的腎管對Na+、K+、Cl-以及H2O 都有

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重吸收的作用。 在章魚超濾作用發生在鰓心上,腎管有分泌K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、 SO厈-以及氨的作用。腎管吸收鹽類或排出鹽類和動物的棲息環境相關。田螺生活在淡水裡,其體液的滲透壓比淡水的高。田螺通過腎管重吸收鹽類維持其體液的滲透壓。而章魚生活在多鹽的海水裡,其體液和海水等滲,多餘的鹽類經腎管排出。

 脊椎動物的排泄器官。它由數以百萬計的腎單位組成。典型的腎單位包括腎小體腎小管兩個部分。腎小體由腎小球腎小球囊(鮑曼氏囊)所組成。腎小球是一團毛細血管,由進球小動脈分支而成,毛細血管吻合後匯入出球小動脈。腎小囊的內層與毛細血管壁緊貼,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)和遠曲小管。多個腎單位與集合管相連,集合管開口於腎乳頭。由於各綱脊椎動物的進化水平不同,腎單位的結構也有很大的差別。腎單位不僅是腎臟的結構單位,而且是功能的單位。血液經過腎臟後,由於腎小體的超濾作用,腎小管的重吸收與分泌作用,形成了尿。

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