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1、动物生物学动物生物学Animal Biology主讲教师：艾尼瓦尔主讲教师：艾尼瓦尔新疆大学生命科学与技术学院新疆大学生命科学与技术学院Email:声明声明课件里的部分图片来自于内地院校精品课程课件里的部分图片来自于内地院校精品课程公开资料，特此感谢。公开资料，特此感谢。第四章第四章 动物体的生命活动动物体的生命活动第二节第二节 动物的排泄和体内水盐平衡调节动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、盐浓是靠将代谢
2、产生的废物排出体外和调节体液水、盐浓度的平衡机制。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。的稳定保证了动物体内的水盐平衡。无脊椎动物的排泄器官
3、和渗透压调节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，）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。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排出管排到体外（主要功能），同时以保持胞内水盐的稳定。的稳定。虽然伸缩泡是原生动物调节水盐平衡的细胞器，但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。是胞内废物的排泄主要通过体表而排除。在多细胞动物中，只有淡水海绵的变形细胞和领细在多
4、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。胞中存在伸缩泡。（2）原肾型排泄器官）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扁形动物、假体腔动物的排泄器官为原肾型排泄器官。官。原肾型排泄器官的显著特点是：由外胚层内陷形成；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
5、透作用进入排泄管，再由排泄孔流出体外）。其作用有有2：回收代谢废物中的：回收代谢废物中的K+、CI等离子；排出从体等离子；排出从体表渗入体内过多的水分。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）。物体内的水盐平衡（与伸缩泡作用类似）。（3）后肾型排泄器官）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。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后肾型排泄器官的肾
6、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，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。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。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，一端是排泄腺体结构，这些腺体一般为囊状结构
7、，一端是排泄孔，开口在体表与外界相通；另一端是盲端，相当孔，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，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。蛛形纲的基节腺等都属于此类结构的排泄器官。（4）马氏管）马氏管 马氏管是节肢动物中昆虫纲、多足纲中存在马氏管是节肢动物中昆虫纲、多足纲中存在的排泄器官。的排泄器官。与后肾管完全不同，马氏管是发生在中肠和与后肾管完全不同，马氏管是发生在中肠和后肠交界处的单层细胞的盲管。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，渗透马氏管分布在混合体腔的血淋巴液中
8、，渗透作用使水通过管壁与代谢物形成尿，同时又可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，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代谢产物最终形成尿酸，经后肠从肛门排出体外。外。脊椎动物排泄器官和渗透压调节（图）脊椎动物排泄器官和渗透压调节（图）脊椎动物典型的排泄器官由肾脏（成体为后肾）、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。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。其中
9、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。盂连接输尿管。肾单位（由肾小球和肾小体组成）是肾的功能单位，肾单位（由肾小球和肾小体组成）是肾的功能单位，位于肾的皮质和髓质内。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）。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
10、胱肌肉收缩，尿道动物产生尿感。排尿时，膀胱肌肉收缩，尿道开口处的括约肌收缩，尿道开口处的括约肌松开口处的括约肌收缩，尿道开口处的括约肌松弛，尿被压入尿道而排出。弛，尿被压入尿道而排出。排泄的一般机理排泄的一般机理 排泄是指排除代谢废物的过程。而排遗排泄是指排除代谢废物的过程。而排遗是指排出消化道中消化后没有被吸收的食物是指排出消化道中消化后没有被吸收的食物残残 渣。因此，排遗是消化器官的功能，而排渣。因此，排遗是消化器官的功能，而排泄是由排泄器官完成的。泄是由排泄器官完成的。（1）动物的排泄机理）动物的排泄机理 原生动物为伸缩泡。伸缩泡由许多小管形成放射状原生动物为伸缩泡。伸缩泡由许多小管形成
11、放射状的环，这些小管把水送到中央小泡；达到一定大小时，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。从外周表膜上的小孔排出。在中生动物中，有少数动物通过简单的扩散向外排在中生动物中，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基酸和水进行选择性重吸收；小管壁分泌废物
12、受到附近血管的帮助，最终产生尿液。肾小囊器官有封闭的近血管的帮助，最终产生尿液。肾小囊器官有封闭的小管，不开口于体腔：小管直接接受来自血液的滤过小管，不开口于体腔：小管直接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。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许多动物的渗透调节/排泄的小管称为肾管，它由肾管口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。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昆虫和蜘蛛具有马氏管，它们是许
13、多浸浴在血淋巴中盲端的小管，有的小管，有2至数百个小管开口入肠道。滤过作用并非在小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。这样高渗的尿产体液的，水再次跟着出来；尿酸结晶出来。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，少量尿囊素
14、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（图）。盐则可以积累在体壁中，随蜕皮脱离身体（图）。脊椎动物肾脏的工作原理是从高压封闭的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。分和水的重吸收，外加分泌。（1）肾小管的近曲小管是主要的重吸收部位，）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、维生素和大部分滤出液中的葡萄糖、氨基酸、维生素和大部分氯
15、化钠都可以被肾小管的上皮细胞重新吸收，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。是分泌的主要部位。（2）尿的产生过程是：）尿的产生过程是：除血细胞和蛋白质以及结合在蛋白质上除血细胞和蛋白质以及结合在蛋白质上的的Ca2+等大分子物质外，肾小球中的血液经等大分子物质外，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，形成个过程，然后再经过集合
16、管的浓缩作用，形成高浓度的含氮废物的尿。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）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。较强的相关性。（4）在脊椎动物中，氨基酸放出氨基的过程）在脊椎动物中，氨基酸放出氨基的过程包括包括2个步骤：即转氨（氨基酸中的氨基被转个步骤：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谷氨酸经过线粒体或细胞质中谷氨酸脱氢酶的作用，脱氢而成作用，脱氢而成酮戊二酸，并
17、放出氨的过程）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。通过这两个过程，氨基酸的氨基经过酮酸（主要是（主要是酮戊二酸）的传递，最终转化为酮戊二酸）的传递，最终转化为NH3、尿素、尿酸等形式排出体外。、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）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嘧啶则在代谢中因动物的不同而产生氨基酸氨基酸和和NH3等。等。（2）水生动物的一般排泄方式）水生动物的一般排泄方式 代谢产生的代谢产生的NH3直接通过细胞膜透过体
18、直接通过细胞膜透过体表而溶于外界水中。表而溶于外界水中。一部分一部分NH3被水稀释，毒性减弱后从排被水稀释，毒性减弱后从排泄系统排出。泄系统排出。（3）陆生动物的一般排泄方式）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。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
19、的马氏管可较长时期地贮存结晶的尿酸，并不时异。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。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
20、等一些含氮化合物。表明动物在进还有氧化三甲基胺、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。化过程中演化出了不同的排泄方式。（4）水盐平衡调节）水盐平衡调节 陆生动物靠饮水和防止体表散失水分，以及不同陆生动物靠饮水和防止体表散失水分，以及不同类型的代谢产物来调节体液的水盐平衡。类型的代谢产物来调节体液的水盐平衡。生活在海洋中的动物有一些专门结构调节体内的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和海水等渗；有些种类的鳃有调节体液盐分浓
21、度的作用；一些肾外排盐结构如软骨鱼的直肠腺等）。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。个重要功能就是调节渗透压平衡。小小 结结 动物保持体液的稳定主要靠将代谢物移出体外的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马氏管；脊椎动物的渗透压调节和排泄器官主要是肾脏，
22、另外还有盐腺、直肠腺等肾外排盐结构。肾脏，另外还有盐腺、直肠腺等肾外排盐结构。动物代谢活动放出的氨基转化为无机氮动物代谢活动放出的氨基转化为无机氮NH4+排排出体外，而代谢废物主要是细胞呼吸产生的出体外，而代谢废物主要是细胞呼吸产生的CO2和和蛋白质等分解产生的含氮废物，其中的蛋白质等分解产生的含氮废物，其中的NH3、尿素、尿素、尿酸等含氮废物是由排泄系统排出的。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一般水生动物代谢产生的NH3可直接通过细可直接通过细胞膜透过体表而溶于外界水中。也有一部分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生动物尿中的含氮废物主要是NH3。陆生哺乳类动物代谢产生的含氮废物主要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，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。于水的尿酸排出的方式，几乎不损失体内水分。