第二节动物的排泄和体内水盐平衡调节

第二节 ห้องสมุดไป่ตู้物的排泄和体内 水盐平衡调节
在多细胞动物体内，细胞内、外液体统称为体液。动 物之所以能保持体液的稳定，主要是靠将代谢产生的废物 排出体外和调节体液水、盐浓度的平衡机制。 动物体的渗透压调节主要是指动物体内的水盐平衡， 而体液的渗透压主要取决于体液中各种盐类的总浓度。动 物体的器官、组织都浸浴在体液中。体液内含有多种无机 盐离子，而不同的离子在动物的生理活动中起不同的作用。 所以，体液的离子组成和渗透压的稳定保证了动物体内的 水盐平衡。
3.陆生动物的一般排泄方式
• 代谢产物以尿素形式排出的陆生动物，尿素可在动物体内 停留较长时间且积累到较高浓度时才被排出。 • 代谢产物以尿酸形式排出的陆生动物（如节肢动物、爬行 类、鸟类以及蜗牛等）其排泄方式视动物的种类不同而有 所差异。节肢动物的马氏管可较长时期地贮存结晶的尿酸， 并不时将尿酸排入中、后肠的交界处，随食物残渣排出体 外。卵生动物的胚胎在相对封闭的卵壳内发育，容易受到 氨或尿素排泄物的毒害。而排泄物尿酸则是固定的，对胚 胎发育没有影响，也不会妨碍动物体液的渗透平衡。 • 动物的排泄物除了氨、尿素、尿酸外，一些动物的排泄物 还有氧化三甲基胺、鸟嘌呤等一些含氮化合物。表明动物 在进化过程中演化出了不同的排泄方式。
（1）肾小管的近曲小管是主要的重吸收部位，滤出液
中的葡萄糖、氨基酸、维生素和大部分氯化钠都可以被肾 小管的上皮细胞重新吸收，并转移到附近血管中。而肾小 管的远曲小管则是分泌的主要部位。 （2）尿的产生过程是：除血细胞和蛋白质以及结合在
蛋白质上的Ca2+等大分子物质外，肾小球中的血液经过滤而
进入肾小囊中，形成滤出液。滤出液在流过肾小管和集合 管时，发生重吸收和分泌两个过程，然后再经过集合管的
浓缩作用，形成高浓度的含氮废物的尿。
• （3）尿中水量会根据动物体内水量的多少而得到调节，且尿浓
度的高低与髓袢的长短具有较强的相关性。 • （4）在脊椎动物中，氨基酸放出氨基的过程包括2个步骤：即转 氨（氨基酸中的氨基被转移到酮酸上的过程）和脱氨（转氨过程 产生的谷氨酸经过线粒体或细胞质中谷氨酸脱氢酶的作用，脱氢
• 陆生哺乳类动物代谢产生的含氮废物主要以尿素形式排出。 尿素是氨经氧化而生成的产物，易溶于水，毒性较小，排出
的水分较少。陆生动物代谢的另一种产物为尿酸，是将氨转
化为不溶于水的尿酸排出的方式，几乎不损失体内水分。
• 在多细胞动物中，只有淡水海绵的变形细胞和领细胞 中存在伸缩泡。
2.原肾型排泄器官 • 扁形动物、假体腔动物的排泄器官为原肾型排泄器官。 • 原肾型排泄器官的显著特点是：由外胚层内陷形成；排泄 系统的开口只在体表，体内没有开口。
• 排泄管分支到器官、组织内部，末端为管状细胞和帽状细
胞（有纤毛，其摆动使组织中代谢废物通过渗透作用进入 排泄管，再由排泄孔流出体外）。其作用有2：回收代谢
接受来自血液的滤过物，滤过液的成分经过吸收和分泌 改变产生尿。
• 许多动物的渗透调节/排泄的小管称为肾管， 它由肾管口通体外。扁虫和有些海生环节动物 都有原肾管。软体动物和许多环节动物有后肾
管。
昆虫和蜘蛛具有马氏管，它们是许多浸浴在血淋巴中盲
端的小管，有2至数百个小管开口入肠道。滤过作用并非 在小管中进行：尿酸，钾和钠都是从血淋巴中分泌入肾 小管，水也随同分泌。分泌产物被往下送入直肠。离子 是被主动泵出体液的，水再次跟着出来；尿酸结晶出来。
后生动物中，有少数动物通过简单的扩散向外排氮
（如水螅）。
大多数动物使用排泄器官（小管或小囊），肾小管 的排泄管开口入体腔，从血液滤出的体液入体腔液，进
入肾小管。肾小管对盐、糖、多种氨基酸和水进行选择
性重吸收；小管壁分泌废物受到附近血管的帮助，最终 产生尿液。
肾小囊器官有封闭的小管，不开口于体腔：小管直接
一、无脊椎动物的排泄器官和渗透压调节
• 1.伸缩泡：伸缩泡主要是原生动物调节水盐平衡，
同时也是排泄代谢废物的细胞器。
• 伸缩泡周期性的膨胀和收缩，将泡内多余的水通过排 出管排到体外（主要功能），同时以保持胞内水盐的 稳定。 • 虽然伸缩泡是原生动物调节水盐平衡的细胞器，但是
胞内废物的排泄主要通过体表而排除。
4.马氏管 • 马氏管是节肢动物中昆虫纲、多足纲中存在的排泄器 官。与后肾管完全不同，马氏管是发生在中肠和后肠 交界处的单层细胞的盲管。 • 马氏管分布在混合体腔的血淋巴液中，渗透作用使水
通过管壁与代谢物形成尿，同时又可以在马氏管的后
端对水分和离子进行重吸收，代谢产物最终形成尿酸， 经后肠从肛门排出体外。
而成α酮戊二酸，并放出氨的过程）。通过这两个过程，氨基酸
的氨基经过酮酸（主要是α酮戊二酸）的传递，最终转化为NH3、 尿素、尿酸等形式排出体外。
• （5）食物中含有的少量核酸，在代谢过程中嘌呤可以产生尿酸、
尿囊酸、尿素和氨等，而嘧啶则在代谢中因动物的不同而产生β 氨基酸和NH3等。
2.水生动物的一般排泄方式 • 代谢产生的NH3直接通过细胞膜透过体表而溶于外界 水中。 • 一部分NH3被水稀释，毒性减弱后从排泄系统排出。
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三、排泄的一般机理
• 排泄是指排除代谢废物的过程。 • 排遗是指排出消化道中消化后没有被吸收的 食物残渣。因此，排遗是消化器官的功能， 而排泄是由排泄器官完成的。
• 1.动物的排泄机理
• 原生动物起排泄作用的胞器为伸缩泡。伸缩泡由许多小管形成放 射状的环，这些小管把水送到中央小泡；达到一定大小时，从外 周表膜上的小孔排出。
4.水盐平衡调节
• 生活在海洋中的动物有一些专门结构调节体内的水盐平
衡（如海生变形虫缺乏伸缩泡；有些种类体液和海水等 渗；有些种类的鳃有调节体液盐分浓度的作用；一些肾
外排盐结构如软骨鱼的直肠腺等）。
• 淡水生活的动物其肾脏除具有排泄代谢物外，一个重要 功能就是调节渗透压平衡。
小 结
• 动物保持体液的稳定主要靠将代谢物移出体外的排泄和调节 体液水盐浓度的平衡机制。无脊椎动物的渗透压调节和排泄 器官有伸缩泡、原肾、后肾和马氏管；脊椎动物的渗透压调 节和排泄器官主要是肾脏，另外还有盐腺、直肠腺等肾外排 盐结构。
这样高渗的尿产生出来，节约了水。
昆虫除排泄尿酸外，有的排泄物中还有少 量尿囊素或尿素。此外还有一种被称为贮
存排泄的方式，昆虫可以将尿酸终身贮存
在身体的脂肪体内，而尿酸盐和钙盐则可 以积累在体壁中，随蜕皮脱离身体。
脊椎动物肾脏的工作原理是从高压封闭的血液系统对
血浆的超滤，加上有选择的溶质成分和水的重吸收，外加 分泌。
废物中的K+、CI-等离子；排出从体表渗入体内过多的水
分。 • 原肾排泄系统的主要功能是保持体液稳定，保持动物体内
的水盐平衡（与伸缩泡作用类似）。
3.后肾型排泄器官 • 具有真体腔无脊椎动物（如软体动物、环节动物和节肢动 物）的排泄器官称为肾管或后肾管。 • 后肾型排泄器官的肾管不是由管细胞和帽状细胞构成，而 是由中胚层和外胚层共同发育形成的。后肾一端开口在体 腔内，另一个开口在体表。肾口具纤毛，可以收集体腔中 的代谢产物。 • 肾脏的腺体部分富含血管，血液中的代谢产物可以通过渗 透作用进入肾脏，再经膀胱从排泄孔排出。 • 节肢动物中有些种类的排泄器官是与后肾同源的腺体结构， 这些腺体一般为囊状结构，一端是排泄孔，开口在体表与 外界相通；另一端是盲端，相当于残留的体腔囊与体腔管。 如甲壳类的绿腺、颚腺，蛛形纲的基节腺等都属于此类结 构的排泄器官。
二、脊椎动物排泄器官和渗透压调节
脊椎动物典型的排泄器官由肾脏（成体为后肾）、输 尿管、膀胱和尿道组成。 肾的结构从外到内可依次分为皮质、髓质和肾盂3部分。 其中肾小囊、近曲小管和远曲小管均位于皮质部分，髓袢 的大部和集合小管的大部位于髓质部，肾盂连接输尿管。 肾单位（由肾小管和肾小体组成）是肾的功能单位，位于 肾的皮质和髓质内。 从肾脏排出的尿汇集在肾盂处，再经输尿管连接进入膀胱 （储存尿液）。 当膀胱贮存尿液达到一定量时，膀胱壁上的平滑肌和上皮 受到压迫，刺激了神经末梢，使动物产生“尿感”。排尿 时，膀胱肌肉收缩，尿道开口处的括约肌松弛，尿被压入 尿道而排出。
• 动物代谢活动放出的氨基转化为无机氮NH4+排出体外，而代
谢废物主要是细胞呼吸产生的CO2和蛋白质等分解产生的含氮 废物，其中的NH3、尿素、尿酸等含氮废物是由排泄系统排出
的。
• 一般水生动物代谢产生的NH3可直接通过细胞膜透过体表而溶 于外界水中。也有一部分NH3被水稀释，毒性减弱后从排泄系
统排出。所以水生动物尿中的含氮废物主要是NH3。