排氨（Ammonotelism）

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引言

所有動物，無論是單細胞還是多細胞，都會進行各種新陳代謝活動，這些活動被稱為生命過程。在不同的過程中，體內會產生有毒物質。這些廢物必須從體內排出，以避免積累。排洩系統負責清除體內的廢物，從而維持體內平衡。不同的動物排洩不同的廢物，並被分為：

• 尿素排洩型（Ureotelic）− 尿素（毒性較低），例如：哺乳動物和兩棲動物
• 尿酸排洩型（Uricotelic）− 尿酸（毒性最低），例如：鳥類、爬行動物和昆蟲。
• 氨排洩型（Ammonotelic）− 氨（毒性很高），例如：淡水水生動物。

什麼是排氨（Ammonotelism）？

某些生物，如變形蟲、原生動物、棘皮動物、扁形動物、多孔動物、腔腸動物和水生動物，會排出氨作為其代謝廢物。這些生物被稱為氨排洩型生物。這種排洩方式稱為排氨。這些生物通常利用皮膚、鰓或腎臟進行擴散來排出體內的廢物。氨的分子量小，易溶於水，因此其排洩變得簡單。它可以輕鬆穿過細胞膜。氨溶於水形成氫氧化銨，可導致組織壞死。因此，消除氨對於身體的正常功能至關重要。由於這一特性，排氨需要最少的能量和大量的排洩用水（1克氨需要約500毫升水）。

氨排洩的生理方面

• 魚類和其他水生生物會攝取富含蛋白質的食物。這些生物的腸道適應於脫氨基酸，因為它們不能長時間儲存氨基酸。

• 脫氨反應（蛋白質轉化為碳水化合物）會產生尿酸。這種尿酸被氧化成尿囊素和尿囊酸。

• 尿囊素水解成尿囊酸，進一步水解產生尿素和乙醛酸。

• 在氨排洩型生物中，尿素進一步分解成氨和二氧化碳。

• 大部分氨是由膳食飼料中存在的α-氨基產生。

排洩的定義

每種生物都必須清除體內新陳代謝活動產生的有毒副產物。從體內清除含氮廢物的過程稱為排洩。參與從體內消除有毒廢物的主要系統稱為泌尿系統。不同的生物具有不同的排洩器官特徵。在人類和大多數脊索動物中，泌尿系統由一對腎臟組成，負責過濾血液。血液中含有尿素作為主要的含氮廢物。腎臟接收25%的心輸出量。腎臟的功能單位是腎單位，負責過濾血液並透過形成尿液來排出尿素。

不同生物體中存在的其他排洩系統包括：

• 渦蟲 - 火焰細胞
• 蚯蚓 - 腎管
• 蟑螂 - 馬氏管
• 蝦 - 綠色腺
• 軟體動物 - 腎臟

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排洩的重要性

• 調節血液離子成分
• 控制血液pH值
• 調節血容量和血壓
• 維持血液滲透壓
• 排出廢物和異物
• 維持滲透調節

滲透調節

調節體液的滲透壓以維持體內水分含量的穩態稱為滲透調節。在海洋生物中，細胞與海水等滲；因此，不需要調節機制。然而，其他生物必須排出和儲存水分或鹽分，以維持體內的電解質平衡。例如，在人類中，ADH激素（抗利尿激素或加壓素）控制尿液的濃度。在ADH存在的情況下，會重新吸收更多水分，導致尿量減少。如果體內的水分含量高，垂體不會釋放ADH，從而形成更多的尿液。

滲透調節的型別

滲透調節分為兩種型別

滲透壓適應型生物（Osmoconformers）

• 這些生物主動或被動地使其體內滲透壓與環境相適應。例如：海洋無脊椎動物，如棘皮動物、貽貝、水母、海鞘（海鞘 - 原始脊索動物）和扇貝。

• 這些生物維持與外部環境的濃度梯度，使水的淨外流和內流達到平衡。

• 體內和體外環境中存在的離子型別不同。海水中鈉離子濃度高。

• 海洋無脊椎動物利用鈉離子進行肌肉收縮和神經訊號傳導，並將它們與體內環境中存在的鉀離子配對。因此，滲透壓適應型生物可以利用其外部環境的離子成分來支援重要的生物學功能。

• 一些滲透壓適應型生物，如棘皮動物，是狹鹽性動物；它們只能在有限範圍的外部滲透壓下生存。

• 另一方面，有些被歸類為廣鹽性動物，這意味著它們可以在較寬範圍的外部滲透壓下生存。貽貝是廣鹽性滲透壓適應型生物的主要例子。貽貝能夠閉合其殼，這使得它們能夠躲避不利的外部環境。

• 滲透壓適應型生物的其他例子包括頭索動物，如盲鰻和鯊魚。鯊魚儲存高濃度的尿素。這允許一個擴散梯度，幫助鯊魚吸收水分以平衡濃度差。

滲透壓調節型生物（Osmoregulators）

滲透壓調節型生物維持圍繞細胞的液體中特定濃度的離子。滲透調節涉及嚴格的腦到體的訊號機制，以瞭解體液的狀態和體內體液的分佈。神經系統和內分泌系統協調工作，嚴格調節全身的水離子平衡。能夠控制水鹽平衡而不受環境中不同鹽濃度影響的生物稱為滲透壓調節型生物。淡水魚在低滲環境中不會飲用太多水。相反，它們經常排出稀釋的尿液，透過鰓的主動運輸鹽分來實現電解質平衡。當這些魚類移至高滲環境時，它們開始飲用海水，並透過鰓和尿液排出多餘的鹽分。

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在人類中，滲透調節是透過腎臟調節腎小管中腎小球濾液中水的重吸收來實現的。ADH激素透過將水通道蛋白-2水通道插入腔面膜來發揮作用，從而允許跨細胞水重吸收沿著滲透梯度發生。

結論

動物透過飲食獲得過量的氨基酸。當蛋白質、氨基酸或核酸代謝時，它們會產生排洩終產物——氨、尿素和尿酸。排出氨作為廢物的生物是氨排洩型生物。這些生物消耗的能量較少，並可以透過鰓、皮膚和腎臟輕鬆擴散氨。廢物的排洩對於體內平衡和水離子平衡的調節很重要。所有生物都透過調節電解質平衡來維持其內部環境。因此，兩種型別的生物，滲透壓適應型生物和滲透壓調節型生物，調節其體內的離子平衡。

常見問題解答 (FAQ)

Q1. 脊椎動物如何實現滲透調節？

答：在脊椎動物中，會發生四個明確的過程——過濾、重吸收、分泌和排洩，這些過程嚴格調節水離子平衡。

Q2. 定義排尿反射。

答：透過非隨意肌和隨意肌收縮的組合，將尿液從膀胱排出。

Q3. 尿液中的異常成分是什麼？

答：糖尿 - 尿液中存在葡萄糖
血尿 - 尿液中存在紅細胞
酮尿 - 酮體含量高