含氮废物.ppt

第八章：動物的排泄,第一節 含氮代謝物,體液,1.體液：動物體內到處充滿水溶液 (1)細胞外液，如：組織液、血液。 (2)細胞內液，如：胞質液。 2.細胞內外體液中的養分、代謝廢物、氣體 等化學物質的成份及濃度必須保持恆定， 細胞才能維持正常的生理。,代謝廢物,排泄物：在代謝過程中產生的廢物，包括 1.代謝蛋白質產生氨(轉變為尿素) 2.代謝核酸產生氨及尿酸 3.代謝葡萄糖等有機物產生二氧化碳及水,含氮廢物-氨,1.氨溶於水且可由細胞膜擴散進出細胞。 2.氨的毒性高，容易對細胞造成傷害，需轉變 成毒性較低的代謝物，或是儘速排除。 (1)水生無脊椎動物所產生的氨，則可透過 體表擴散釋出。 (2)水生脊椎動物如大多數的硬骨魚、兩生類 幼體（蝌蚪），由鰓部上皮細胞擴散釋出,含氮廢物-尿素,1.尿素的毒性較氨低許多。 2.陸生動物中的哺乳類、兩生類的成體（蛙） ，主要是以尿素的形式排除含氮廢物。 3.尿素是由肝臟製造，將兩個氨與一個二氧化 碳結合後產生，需要額外消耗能量。,含氮廢物-尿酸,1.尿酸的毒性較尿素更低，且難溶於水。 2.昆蟲、鳥類、爬蟲類以尿酸排除含氮廢物： 優點：可以減少排泄時水分的流失。 缺點：形成尿酸比形成尿素消耗更多能量。 3.有些動物會產生糊狀的尿酸隨糞便排放， 如：鳥糞或是壁虎糞便中白色部分。 4.人體的代謝物含有少量尿酸，是來自核苷酸 中嘌呤代謝後的產物 (過多會造成痛風)。,含氮廢物與生活環境的關係,1.影響動物排出含氮廢物形式的因素： (1)演化來源，演化決定了基本代謝方式。 (2)棲息環境，刺激動物體作適度的生理調整。 2.蝌蚪所排除的含氮廢物以氨為主，轉變為成體(蛙) 時，為符合陸地生活所需，含氮廢物以尿素為主。 3.鳥類或爬蟲類以卵生繁衍後代，卵中胚胎所產生的 含氮廢物一直累積在卵殼內，故牠們利用毒性最低 的尿酸形式排除，減少含氮廢物對胚胎的傷害。 4.生物在排泄方式的適應過程，對能量的耗損、代謝 物的毒性、水分的流失等因素調整成最適當的狀態,想一想,不同種類或是不同環境中的動物，其排泄物 外觀、氣味是否有所不同？為什麼？,1.排泄物會受到環境、生理、食性等因素影響 ，因此不同種類的動物，其排泄物外觀、氣 味皆不相同。 2.氨的氣味最重、尿素次之、尿酸則氣味最淡 3.在水分缺乏的地區，排泄物經過高度濃縮， 以減少排泄時所消耗的水分，故尿液氣味也 較為濃烈。,第八章：動物的排泄,第二節 排泄作用,原生動物的排泄方式,1.淡水中的原生動物以擴散方式排除廢物。 2.淡水環境中，水分不斷滲入生物體內。 伸縮泡：由粒線體提供能量，進行主動運輸， 收集多餘的水分，將之排出體外。,扁形動物的排泄構造-原腎,1.扁形動物- 以渦蟲為代表性動物。 2.渦蟲產生的氨大部分靠擴散作用排出，原腎 的主要功能是排出多餘的水分與礦物質。,環節動物的排泄構造-腎管,1.環節動物：以蚯蚓為代表，身體分節，每一節 有一對腎管，能排除含氮廢物。 2.腎管 = 腎口 + 彎曲的小管 + 排泄管 + 腎孔 (1)體液由腎口流入彎曲的小管。 (2)部分溶質被再吸收送入微血管中。 (3)代謝廢物及多餘水分 形成尿液，經排泄管 由腎孔排出體外。,1.馬氏管：浸潤在體液中的細長盲管。 2.功能：收集體液、將含氮廢物轉變為尿酸結晶 ，隨糞便排出體外。 3.馬氏管中腸與後腸間的開口直腸、肛門。 4.後腸主動運輸再吸收有用物質，水分被動滲透 回到體內。,陸生節肢動物(昆蟲、蜘蛛)的排泄構造,回收水分,體液,人體的泌尿系統,1.人體的泌尿系統： 腎臟、輸尿管、膀胱、尿道 2.腎臟的功能： (1)過濾血液，形成尿液。 (2)調節滲透壓 (水分與無機鹽類的恆定)。 (3)排除含氮廢物。,腎臟的構造,1.人體腰部背側有一對腎臟，右腎略低於左腎。 2.腎門：腎臟中央凹陷處，是輸尿管、神經、 血管、淋巴管出入的門戶。 3.腎錐體：腎臟縱剖面的數個紅色錐狀構造。 4.腎元-一個腎約有一百萬個腎元(腎的功能單位) (1)腎小體-絲球體 + 鮑氏囊 (2)腎小管-近曲小管(皮質) 亨耳環管(髓質) 遠曲小管(皮質) 5.腎盂：收集來自多個集尿管 的尿液，流向輸尿管。,過濾作用,1.物質移動方向：絲球體 鮑氏囊腔。 2.動力來源：壓力（被動運輸，不耗能） 入球小動脈管徑 出球小動脈管徑 微血管網血壓高，且通透性較高。 3.運輸的物質： (濾液 = 血漿 - 大分子蛋白質) 葡萄糖、胺基酸、鹽類、尿素、水等 4.腎小球過濾量：每分鐘由兩個腎臟濾出的液體 約125ml，即180 公升/天。,再吸收作用 (腎臟工作耗氧量多),1.物質移動方向： 腎小管濾液腎小管管壁細胞 微血管 2.動力來源：主動運輸 與 被動運輸 (管壁細胞 促進性擴散 微血管) 3.運輸的物質：葡萄糖、胺基酸、水、鹽類、尿素 (1)主動性再吸收：葡萄糖、胺基酸、Na+、 HCO3- (2)被動性再吸收：水分、部分尿素（因濃度差） 4.腎小管各段與集尿管都能行再吸收作用，但以 近曲小管的再吸收量最多，約佔70%。,亨耳環管 與 尿液的濃縮,1.擁有越長的亨耳環管的動物，其腎臟再吸收 水分及離子的能力也越強。 2.在沙漠中生活的跳鼠因為有很長的亨耳環管 ，能形成極高濃度的尿液，約為體液濃度的20倍（人類尿液濃度約為血漿的4倍）。 3.生活在水邊的兩生類， 其腎元缺少亨耳環管。,再吸收的效率,1.鳥類與哺乳類腎元有亨耳環管，能排出濃縮尿。 2.成人每天180公升的濾液只形成 1.5 公升尿液， 再吸收率約 99%，故腎臟的生理消耗許多能量 3.正常情況下，濾液中的葡萄糖、胺基酸等養分 會被完全再吸收。 4.近曲小管管壁細胞 靠近腎小管管腔的 細胞膜有微絨毛， 能增加吸收面積。,分泌作用,1.物質移動方向： 微血管 腎小管管壁細胞 腎小管管腔 2.動力來源：主動運輸 3.運輸的物質：H+、K+、NH3 及某些藥物(如青黴素),想一想,尿液的成分受到飲食的影響很大。你有沒有發現吃了紅色火龍果之後，尿液會呈現淡淡的紅色；或者喝過咖啡後，尿液會帶有咖啡味，同時尿量也會變大，上廁所次數增加？想想看，有哪些原因造成這樣的結果呢？,1.紅色火龍果含花青素，花青素易溶於水，故部分 花青素會隨尿液排出，使尿液偏紅色。,2.咖啡會與抗利尿激素結合，使其失去功能 腎小管的再吸收作用受抑制，尿量增加。,尿液的成分,正常的尿液水分占95%，含氮廢物占2%，無機鹽約1.5%，不含血球、葡萄糖、蛋白質等養分,肌酸酐,1.血液中的肌酸酐是人體肌肉代謝的產物。 2.肌酸酐可通過絲球體，在腎小管內很少再吸 收，故肌酸酐幾乎全部隨尿液排出。 3.腎功能不全時，肌酸酐會在體內蓄積成為對 人體有害的毒素。腎功能越不好，肌酸酐清 除率越差，血液中的肌酸酐濃度越高。,排尿的控制,1.濾液形成：絲球體 鮑氏囊 近曲小管 亨耳環管 遠曲小管 集尿管 腎盂 輸尿管 膀胱 尿道 排出體外。 2.膀胱能成受達600ml ，通常在150ml時會有尿意 3.膀胱壁有張力受器，刺激脊髓(排尿反射中樞) 脊髓經由副交感神經使膀胱壁收縮。 訊息傳到大腦皮質，決定排尿時， 藉由運動神經使尿道外括約肌鬆弛。,下面是某人的尿液檢查報告： 1.為何檢查報告中尿酸含量偏高而尿液酸鹼值卻仍然 在正常範圍內呢？尿酸偏高可能會導致何種疾病？,想一想,尿酸不易溶於水，易形成結晶，故不影響酸鹼值 尿酸過高可能會導致痛風,下面是某人的尿液檢查報告： 2.從肌酸酐含量及肌酸酐清除率這兩個檢查項目， 可以推測此人哪個臟器的功能不佳？,想一想,此人的腎臟功能不佳,第八章：動物的排泄,第三節 恆定性,水分與滲透度的恆定,1.離子濃度會影響滲透壓，以鈉離子的影響最大 2.調節方式：排尿、蒸發、流汗等。 3.腎小管：水分及鹽類再吸收作用的主要部位。 4.激素的調控： (1)抗利尿素(ADH) (2)醛固酮(礦物性皮質素) (3)心房排鈉肽(ANP),抗利尿素(ADH)的作用,抗利尿素 (血管加壓素) 1.下視丘滲透壓受器會偵測鹽類濃度變化， 下視丘可調控ADH的釋放。 2.ADH來源：由下視丘分泌，儲存在腦垂腺後葉 3.ADH的功能：增加遠曲小管與集尿管對水的通 透性，增加水分的再吸收。 4.酒精與咖啡會抑制ADH的分泌 排尿量增加 ，故酒後會輕微脫水，感到口乾舌燥。 5.冬天排汗量少，加上低溫抑制ADH的分泌，故 排尿量增加。,抗利尿素調節水分的再吸收,1.環境乾燥或大量流汗造成體內水分 不足，下視丘感受到滲透壓增加。 2.下視丘使腦垂腺後葉釋放ADH (1)ADH引起口渴的感覺 (2)ADH由血液運輸到腎臟 3.遠曲小管與集尿管對水的通透性 增加，更多水分進入微血管。 4.水分增加使血液滲透度降低。 5.滲透壓降低抑制下視丘的分泌。 （負回饋作用）,喝水多，排汗少,血液滲透度降低 抑制ADH分泌 排大量稀薄尿液,流汗多，食物鹹,下視丘 (口渴中樞) 口渴感覺、飲水行為,無法產生足量ADH或腎臟內ADH受體不足 大量的尿液頻率密集的排出,尿崩症,水分的恆定,電解值的恆定,1.血漿中的電解質，Na和Cl占了90以上 2.Na濃度過低時，往往血壓也會隨之下降。 位於鮑氏囊口附近(入球小動脈管壁)的 近腎絲球器(JGA)可感受血壓下降的變化 JGA分泌腎素 (一種酵素),腎素、醛固酮、Na與血壓的恆定,1.近腎絲球器(JGA)分泌腎素能在血液中進行 催化作用，產生血管收縮素。 2.血管收縮素隨著血液循環到腎上腺皮質，刺 激其分泌醛固酮。 3.醛固酮可促使遠曲小管和集尿管增加對Na 的再吸收，引起水分的再吸收(被動運輸)。 4.血管內水分的增加而促使血液體積增加，於 是血壓回升，血壓受器不再引發調節機制。,近腎絲球器(JGA),組成： 1.入球小動脈管壁平滑肌所 特化的近腎絲球細胞。 2.遠曲小管壁特化的 緻密斑細胞。 3.外腎絲球膜細胞。 近腎絲球細胞可以感受入球小動脈內的血壓變化，並分泌腎素，緻密斑細胞則可偵測遠曲小管中的鈉離子濃度。,心房排鈉肽(ANP)對腎素分泌的調控,1.分泌部位：右心房壁的內分泌細胞 2.作用機制： 血壓過高 (Na+濃度過高，血量過多) 右心房分泌心房排鈉肽 心房排鈉肽可抑制腎素及醛固酮的分泌， (減緩鈉離子的吸收，使排尿量增加) Na+濃度降低，血壓降低,高鹽分飲食與高血壓的關係,1.腎臟可調節人體體液總量，體液總量會影響 血壓高低，故腎臟也可調節血壓。 2.飲食中鈉含量過高，容易引起腎臟加強對水 分的再吸收作用，使體液總量增高(血壓上升) 3.患有高血壓的人通常需實施低鈉飲食，以避 免血壓上升。,想一想,游泳的時候為什麼常常都會想上廁所 呢？請從溫度及水壓的觀點切入思考,水壓壓迫下肢、冷水刺激血管收縮、排汗減少 組織液流回血管，血壓上升，血量增加 心臟分泌心防排鈉肽，減少水及鈉的再吸收 排尿量增加,想一想,為何劇烈運動後喝下大量的水容易引發肌肉 痙攣的情形？,1.劇烈運動後體內的鹽份隨汗水流失，若喝下 大量的水，會造成滲透度降低，破壞電解質 的恆定。 2.飲用運動飲料可同時補充水份及電解質。,體液酸鹼值的恆定,1.體液(血液)的酸鹼值為弱鹼性 (pH 7.357.45)。 2.體液pH值過高或過低，酵素無法正常作用 危及生命 (死亡) 3.維持體液pH值恆定的緩衝系統 (調整H+濃度) (1)體液緩衝系統 (2)呼吸系統 （排除CO2，防止血液pH值降低） (3)泌尿系統的調節 (排出H+ ，再吸收HCO3- ),體液緩衝系統的調節,1.血漿蛋白：(-NH2)與(-COOH)可接受或釋出H+ 2.血紅素：可和H+結合。 3.酸性/鹼性磷酸鹽 NaH2PO4 / NaHPO4- 4.碳酸-碳酸氫鹽(最主要的) (1) H+增加- HCO3- 和H+結合 (2) H+減少- H2CO3釋出H+ 加酸- HCl + NaHCO3 NaCl + H2CO3 加鹼- NaOH + H2CO3 NaHCO3 + H2O,呼吸系統的調節,1.代謝產生CO2、乳酸、胺基酸會使pH值降低。 2.血液pH過低 增加呼吸頻率，排出過多的CO2 血液pH過高 呼吸緩和，使血液中碳酸增加 3.優點：呼吸系統的調節快速。 4.缺點：只能針對碳酸引起的酸鹼失衡作調節， 無法排除碳酸以外的酸所引起的失衡。,泌尿系統的調節,1.分泌H+到腎小管管腔中，並回收