排泄系統的基本介紹
動物體在新陳代謝過程中不斷產生不能再利用甚至是有毒的廢物,同時,在動物攝取食物時將過多的水、鹽以及一些有毒物質攝入體內,這些物質必須不斷排出體外。排出最終代謝物及多余水分和進入人體內的各種異物的過程稱為排泄。這一過程主要是通過***形成尿的方式完成。排泄系統在排出尿的同時還具有調節體內水、鹽代謝和酸堿平衡、維持體內環境的相對穩定的功能。 原生動物以伸縮泡完成體內水分平衡和排泄作用。
扁形動物的排泄器官是焰細胞。而腎管是環節動物、軟體動物及其他無脊椎動物的簡單似腎的排泄器官。脊椎動物已有了集中的***和輸尿管,并與生殖系統產生了密切的聯系。哺乳類的排泄系統
包括***、輸尿管、膀胱和尿道。脊椎動物中爬行動物和鳥類以排尿酸為主;而魚類、兩棲類、哺乳類以排尿素為主。 細胞排泄
概述
原始的排泄器官實質上是原始動物類群的特定細胞器,或幾種細胞器和共同協作,可通過體表排出代謝廢物。這種方式由于不涉及細胞間協作,整個排泄過程均由單細胞完成,因此稱其為細胞排泄。伸縮泡為此類的代表。許多棲于湖泊和海洋的原生動物以及某些海綿動物具有功能上作為排泄器官的伸縮泡(contractile)。
原理
伸縮泡(或稱搏動液泡)為球形小泡,是具單層單位膜的細胞器,在膜表面附著收縮細絲。一些輻射狀排布小管稱收集管,它們平時與內質網成分相連接,但在收縮期,此種連接被阻斷。在伸縮泡上另有一個排泄孔,與收縮期向細胞游離面開放,舒張時被阻斷
伸縮泡在周期性收縮時,從細胞質溶膠中收集水分和代謝廢物,并通過體表開孔排出體外。伸縮泡的首要功能可見在調節水分,這是因為原生動物不斷有大量水經體表滲入(淡水棲種類),或在吞噬和胞飲過程中進入體內。原生動物必須及時排出多余的水分,以維持原生質的[固定含水量。部分代謝廢物也隨之排出。但也有人認為原生動物的代謝廢物是以結晶形式從肛口排出,與伸縮泡功能無關
在原生動物肉足綱、鞭毛綱和纖毛綱幾乎都有伸縮泡構造,變形蟲等肉足綱動物和綠眼蟲等鞭毛綱動物伸縮泡為單個,草履蟲等纖毛綱動物前后各有一個。但在寄生的肉足蟲、鞭毛蟲及海洋自由生活種類中缺少。海綿動物的領細胞中具有伸縮泡。
腔腸動物的代謝產生的廢物主要是氨。與其生活環境相適應,腔腸動物沒有特別的排泄器官,直接由體壁外胚層細胞排泄到圍水中,或由內胚層細胞排入消化循環腔中。
排泄系統
原腎管
原腎管由動物體外胚層陷入體內形成,是扁形動物、線蟲動物、紐形動物、內肛亞門苔蘚動物的主要排泄器官。
原腎管是一端開口的管道,開口在動物的游離面,密閉的盲管狀終末部分則伸進體內的器官、***間隙。盲管頂端由焰細胞封蓋。焰細胞呈管狀,管中發出一束纖毛(或單根鞭毛)伸入其下的由管細胞圍成的毛細管中。毛細管的管壁上有不同形狀的小孔,通過這些小孔與***間隙相連通。
在原腎管的毛細管內,焰細胞纖毛不斷撲動,產生負壓,驅動體內廢液從小孔濾過進入原腎管[然后,經排泄管(吸蟲綱和絳蟲綱為排泄囊)從排泄孔排出體外。原腎最初的功能是調節體內水分的滲透壓,排泄的功能是進化史中逐漸獲得的,這一點與伸縮泡相似
在鰓曳類中,幾個焰細胞分支狀并列起來共同形成原腎管的終端,每個細胞都有一根鞭毛,且僅形成原腎管壁的一部分,管壁則被一層基膜所包圍。此種形式也見于內肛苔蘚亞門中
在線蟲門中有一些較高等的類群,如寄生生活的蛔蟲等,后腎型的排泄系統特化為側管式,因為其形狀為“H”形,也稱H型系統[2]。以蛔蟲為例,其排泄系統由一個腺細胞向前后衍生出的兩對盲管所構成。向前的一對退化,向后的一對發達,縱貫于蟲體表皮形成的側線內,細胞核位于左邊。左右兩條管由一條橫管相連,并以橫管支出一管連通體表排泄孔。在細胞質外側部具有許多細胞質突起的微絨毛,能增大表面積以利于從體腔液中吸收代謝廢物
線蟲開始具有原生體腔,腔內充滿體腔液。線蟲的排泄器官的主要功能是調節體內的水量,對維持體腔液的壓力恒定十分重要。而代謝廢物如氨、CO2等,在大部分情況下是經其體壁及消化管排出體外。
紐形動物的排泄器官與渦蟲綱相似為原腎管,但變異較多[。
環節動物擔輪幼蟲的排泄器官也是原腎管。原腎管前端為多個焰細胞,后端與泄殖孔相接。這一現象可說明環節動物成蟲的后腎管,可能是在原腎管基礎上進化形成的。
排泄系統
后腎管
從環節動物門開始,動物體具備了真正的體腔,它們的排泄器官也進入了[后腎管]型的時代。后腎管是中胚層來源的體腔上皮向外突出形成的[4]。但往往也將由體腔管和原腎管一起形成的混合腎管[3]計入其中。后腎管與原腎管的主要區別有:①胚層來源不同,原腎管來源外胚層,而后腎管系來源中胚層;②原腎管為一端開口的盲管,而后腎管兩端開口,一端在動物體體腔壁(或隔膜上),另一端開口于體表;③原腎管是由管細胞構成的細胞內管,而后腎管是由一層體腔上皮所圍成的。在較高級的類群中,管的不同位段還分化出不同功能,有可能為器官分化的雛形。
環節動物的后腎管按體節排列,一般每體節有一對腎管,故也稱體節器。其一端呈漏斗狀開口在隔膜上,稱為腎口,與體腔相通;另一端開口在體外叫腎孔。腎管細而曲折,周圍密被毛細血管網,可與血液直接進行物質***,同時也可從腎口收集體腔內的代謝廢物。
軟體動物有結構相當復雜的腎,其上半部分呈海綿狀,富含血管;而后半部構成排泄管。腎口開口于圍心腔,具纖毛,可收集體腔中的廢物。此外還有圍心腔腺(凱氏器)輔助排泄。
以蟹為代表的甲殼動物具有[觸角綠腺],是位于頭部的腎小囊,浸泡在血淋巴液中。它可以從血淋巴液中濾出代謝廢物,經膀胱和排泄管后從觸角基部小孔排出。蛛形綱的基節腺、半索動物的腎脈球、須腕動物的體腔管均與后腎管同源。
值得注意的是,由于后腎管開始從血液中接受排泄物,使進入管內的體腔液代謝廢物濃度大大升高,加之重吸收作用的出現,腎管中的液體與體腔液很不相同,就此可稱為尿。
馬氏管
馬氏管是蛛形綱、多足綱和昆蟲綱的排泄器官。馬氏管是由腸管上皮突出衍生形成的細小盲管,但來源不一定,如蛛形綱的馬氏管起源內胚層,而昆蟲綱由起源外胚層的后腸上皮形成。馬氏管盲端浸泡在動物體的血竇中,血液中的代謝廢物滲入馬氏管,經高度濃縮后隨糞便經后腸、***排出。
棘皮動物海星綱的腸盲囊也有排泄作用。
除以上所述的四大類排泄器官外,無脊椎動物還具有形式多樣的輔助排泄機制,如渦蟲綱無腸目的***吞咽細胞團,環節動物的黃色細胞等。但它們并非在排泄器官發展進化的主線上,在生理上也僅為輔助作用,因此在本文中不再贅述。