排氨（Ammonotelism）

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引言

所有动物，无论是单细胞还是多细胞，都会进行各种新陈代谢活动，这些活动被称为生命过程。在不同的过程中，体内会产生有毒物质。这些废物必须从体内排出，以避免积累。排泄系统负责清除体内的废物，从而维持体内平衡。不同的动物排泄不同的废物，并被分为：

• 尿素排泄型（Ureotelic）− 尿素（毒性较低），例如：哺乳动物和两栖动物
• 尿酸排泄型（Uricotelic）− 尿酸（毒性最低），例如：鸟类、爬行动物和昆虫。
• 氨排泄型（Ammonotelic）− 氨（毒性很高），例如：淡水水生动物。

什么是排氨（Ammonotelism）？

某些生物，如变形虫、原生动物、棘皮动物、扁形动物、多孔动物、腔肠动物和水生动物，会排出氨作为其代谢废物。这些生物被称为氨排泄型生物。这种排泄方式称为排氨。这些生物通常利用皮肤、鳃或肾脏进行扩散来排出体内的废物。氨的分子量小，易溶于水，因此其排泄变得简单。它可以轻松穿过细胞膜。氨溶于水形成氢氧化铵，可导致组织坏死。因此，消除氨对于身体的正常功能至关重要。由于这一特性，排氨需要最少的能量和大量的排泄用水（1克氨需要约500毫升水）。

氨排泄的生理方面

• 鱼类和其他水生生物会摄取富含蛋白质的食物。这些生物的肠道适应于脱氨基酸，因为它们不能长时间储存氨基酸。

• 脱氨反应（蛋白质转化为碳水化合物）会产生尿酸。这种尿酸被氧化成尿囊素和尿囊酸。

• 尿囊素水解成尿囊酸，进一步水解产生尿素和乙醛酸。

• 在氨排泄型生物中，尿素进一步分解成氨和二氧化碳。

• 大部分氨是由膳食饲料中存在的α-氨基产生。

排泄的定义

每种生物都必须清除体内新陈代谢活动产生的有毒副产物。从体内清除含氮废物的过程称为排泄。参与从体内消除有毒废物的主要系统称为泌尿系统。不同的生物具有不同的排泄器官特征。在人类和大多数脊索动物中，泌尿系统由一对肾脏组成，负责过滤血液。血液中含有尿素作为主要的含氮废物。肾脏接收25%的心输出量。肾脏的功能单位是肾单位，负责过滤血液并通过形成尿液来排出尿素。

不同生物体中存在的其他排泄系统包括：

• 涡虫 - 火焰细胞
• 蚯蚓 - 肾管
• 蟑螂 - 马氏管
• 虾 - 绿色腺
• 软体动物 - 肾脏

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排泄的重要性

• 调节血液离子成分
• 控制血液pH值
• 调节血容量和血压
• 维持血液渗透压
• 排出废物和异物
• 维持渗透调节

渗透调节

调节体液的渗透压以维持体内水分含量的稳态称为渗透调节。在海洋生物中，细胞与海水等渗；因此，不需要调节机制。然而，其他生物必须排出和保存水分或盐分，以维持体内的电解质平衡。例如，在人类中，ADH激素（抗利尿激素或加压素）控制尿液的浓度。在ADH存在的情况下，会重新吸收更多水分，导致尿量减少。如果体内的水分含量高，垂体不会释放ADH，从而形成更多的尿液。

渗透调节的类型

渗透调节分为两种类型

渗透压适应型生物（Osmoconformers）

• 这些生物主动或被动地使其体内渗透压与环境相适应。例如：海洋无脊椎动物，如棘皮动物、贻贝、水母、海鞘（海鞘 - 原始脊索动物）和扇贝。

• 这些生物维持与外部环境的浓度梯度，使水的净外流和内流达到平衡。

• 体内和体外环境中存在的离子类型不同。海水中钠离子浓度高。

• 海洋无脊椎动物利用钠离子进行肌肉收缩和神经信号传导，并将它们与体内环境中存在的钾离子配对。因此，渗透压适应型生物可以利用其外部环境的离子成分来支持重要的生物学功能。

• 一些渗透压适应型生物，如棘皮动物，是狭盐性动物；它们只能在有限范围的外部渗透压下生存。

• 另一方面，有些被归类为广盐性动物，这意味着它们可以在较宽范围的外部渗透压下生存。贻贝是广盐性渗透压适应型生物的主要例子。贻贝能够闭合其壳，这使得它们能够躲避不利的外部环境。

• 渗透压适应型生物的其他例子包括头索动物，如盲鳗和鲨鱼。鲨鱼储存高浓度的尿素。这允许一个扩散梯度，帮助鲨鱼吸收水分以平衡浓度差。

渗透压调节型生物（Osmoregulators）

渗透压调节型生物维持围绕细胞的液体中特定浓度的离子。渗透调节涉及严格的脑到体的信号机制，以了解体液的状态和体内体液的分布。神经系统和内分泌系统协调工作，严格调节全身的水离子平衡。能够控制水盐平衡而不受环境中不同盐浓度影响的生物称为渗透压调节型生物。淡水鱼在低渗环境中不会饮用太多水。相反，它们经常排出稀释的尿液，通过鳃的主动运输盐分来实现电解质平衡。当这些鱼类移至高渗环境时，它们开始饮用海水，并通过鳃和尿液排出多余的盐分。

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在人类中，渗透调节是通过肾脏调节肾小管中肾小球滤液中水的重吸收来实现的。ADH激素通过将水通道蛋白-2水通道插入腔面膜来发挥作用，从而允许跨细胞水重吸收沿着渗透梯度发生。

结论

动物通过饮食获得过量的氨基酸。当蛋白质、氨基酸或核酸代谢时，它们会产生排泄终产物——氨、尿素和尿酸。排出氨作为废物的生物是氨排泄型生物。这些生物消耗的能量较少，并可以通过鳃、皮肤和肾脏轻松扩散氨。废物的排泄对于体内平衡和水离子平衡的调节很重要。所有生物都通过调节电解质平衡来维持其内部环境。因此，两种类型的生物，渗透压适应型生物和渗透压调节型生物，调节其体内的离子平衡。

常见问题解答 (FAQ)

Q1. 脊椎动物如何实现渗透调节？

答：在脊椎动物中，会发生四个明确的过程——过滤、重吸收、分泌和排泄，这些过程严格调节水离子平衡。

Q2. 定义排尿反射。

答：通过非随意肌和随意肌收缩的组合，将尿液从膀胱排出。

Q3. 尿液中的异常成分是什么？

答：糖尿 - 尿液中存在葡萄糖
血尿 - 尿液中存在红细胞
酮尿 - 酮体含量高