排泄系统的演化
原生动物及海绵动物,如草履虫,借助伸缩泡排出体内多余的水分与代谢废物
多细胞动物从扁形动物开始出现了原肾管型排泄系统,来源于外胚层
由排泄管组成,具有许多分支,每个分支的末端由焰细胞组成盲管,通过焰细胞收集体内多余的水分和液体废物;最后,通过排泄孔排出体外,排泄孔位于身体的背面
环节动物出现后肾管型排泄系统,代谢废物由血液和体腔液收集运送
节肢动物
腺体
水生的节肢动物如甲壳类,螃蟹和虾等,排泄器官为绿腺
鱼类开始出现了肾脏
海洋硬骨鱼类的鳃会渗出体内的水,以喝海水来补充盐分,同时通过鳃分泌出体内过多的氨和无机盐以达到体内渗透压的稳定,但是血液渗透压比海水要低
海洋软骨鱼血液中尿素浓度高,使其血液渗透压高于海水,通过直肠腺排出过多盐分
鸟类的肾脏相对体积比哺乳类大,肾小球的数目是哺乳类的两倍,排泄系统没有膀胱,体内含氮废物主要以尿酸的形式排出
不同的含氮废物
水生的无脊椎动物、硬骨鱼、两栖类的幼虫,排出的含氮废物是 NH3(水源充足,NH3极易溶于水)
陆生的成体两栖类和哺乳类,排出的含氮废物是尿素(尿素溶于水,毒性较小,可在体内停留很长时间积累后排出)
陆生的昆虫、鸟类和爬行类,排出的是尿酸(不溶于水,排泄无需损失水)
排泄系统的组成
肾
组成肾的功能单位叫肾单位,人体每个肾约含有 100 万个肾单位
肾小体
肾小球
入球小动脉进入肾小囊之后分支形成网状毛细血管袢,再汇合成出球小动脉
离开肾小囊
肾小囊
肾小管盲端膨大部分凹陷形成的双层囊状结构,分为内外两层,肾小囊的内层上皮(肾小球上皮)具有突起的足细胞,之间有裂孔~毛细血管内皮细胞孔(窗孔),内皮细胞和足细胞有共同的基膜
原尿的形成(每天约有150L)
当血液流经肾小球的时候,水和小分子的溶质会被无选择地压过这三层滤膜,从毛细血管上的窗孔、基膜,以及足细胞突起之间的裂孔之间滤过,最后进入肾小囊腔中,这样形成的滤液是原尿,几乎全部大分子蛋白质和全部血细胞进入出球小动脉
血浆滤过的动力来自有效滤过压(血浆胶体渗透压和囊内压是阻力)
原尿的成分:原尿中没有血浆蛋白,含葡萄糖、氨基酸、尿素、无机盐和水等
肾小管:长而不分支的弯曲管道
近曲小管
重吸收的主要部位:吸收2/3水、NaCl和K+,HCO3-,磷酸根,葡萄糖,氨基酸,泵出H+~主动运输
髓袢
髓袢降支
对水通透,但尿素不通透,升支中泵出的NaCl扩散进入降支
髓袢降支小管液中的水被重吸收,并进入组织间隙,结果肾小管中滤液的渗透浓度逐渐升高,在升支与降支的交汇点达到最大值,形成了钠离子和氯离子在组织液中下(髓质)高上(皮质)低的化学梯度
髓袢升支
髓袢升支细段
对水不通透,被动运输吸收NaCl,对尿素为中等通透
远曲小管
肾小管分泌的主要部位:血浆中的多余的 K、H+、有机酸、有机碱、药物、毒物~钠钾泵
集合小管
滤出液浓缩的主要场所,浸浴于高渗溶液中(和尿素的扩散有关)
激素调节
醛固酮
由血液中K+浓度升高或者Na+浓度降低促进,促进远曲小管吸钠排钾
ADH
通过促进集合管管壁上皮细胞细胞质中的水通道蛋白可逆地结合到细胞膜上以及增强对于NaCl的主动吸收起到浓缩尿液的作用
尿道
膀胱出口即尿道内口,其周围有环形的平滑肌尿道括约肌
有效滤过压=肾小球内血压-(血浆胶体渗透压+囊内压)
E,NE,血管紧张素 II可缩肾血管;前列腺素PG可舒张肾血管
出球小动脉之后又形成球后毛细血管网(肾小管毛细血管网,分布于近曲小管和远曲小管附近)~使血液胶体渗透压升高;和髓质内的直小血管袢与髓袢伴行呈“U”型~原尿渗入组织液的水为直小血管吸收补充损失,维持了组织液的高渗状态有利于重吸收
入球小动脉较粗,维持较高滤过压,该流体静压力也即滤过的动力