普通生物學/組織和系統/穩態
普通生物學 | 入門 | 細胞 | 遺傳學 | 分類 | 進化 | 組織和系統 | 附加材料
是每個人和所有生物生活中非常重要的組成部分。定義為內部環境的動態恆定,即維持生物體內部相對穩定的環境,通常涉及反饋調節。
穩態在以下情況下得以維持:
- 變化的外部環境,或
- 非理想的、恆定的外部環境(如企鵝)。
涉及溫度、pH值、化學濃度、壓力、氧氣水平。
透過負反饋迴路實現。
各種形式:房屋中的簡單恆溫器在溫度高於一定值時關閉加熱器,在溫度低於一定值時開啟加熱器。涉及刺激、感測器、整合中心、效應器和反應。
更有效的控制具有兩個感測器和兩個效應器。它們可以相互拮抗,例如,一個冷卻,另一個加熱。
透過比例控制實現精確控制,而不是全有或全無,如果房屋稍微冷一點,爐子就會稍微開啟一點。人體中的例子:血管收縮,代謝率變化,寒戰。體溫過高的生理反應:血液流向體表,出汗,行為改變(離開陽光)。
正反饋迴路:效應器增加與設定點的偏差。放大反應。如血液凝固過程,分娩期間的子宮收縮。為了控制,必須存在負反饋。
- 海洋無脊椎動物
- 完全海洋無脊椎動物(非潮間帶或河口)滲透壓順應者(設定內部環境與外部環境相同,無淨離子流動)處於狹鹽性(窄的、不變的鹽度)環境中
- 沿海、潮間帶、河口(離子水平波動)無脊椎動物。部分滲透壓順應者,部分滲透壓調節者處於廣鹽性(鹽度變化範圍廣)環境中(例如:岸蟹,在環境中鹽度水平非常低時有時會進行調節)。
- 淡水動物。這裡,環境中的溶質濃度低於生物體,因此水傾向於流入,溶質流出。
- 淡水魚(硬骨魚)稀釋尿液,鰓主動吸收離子(NaCl)
- 淡水無脊椎動物:與淡水魚相同,但結構不同
- 淡水兩棲動物:透過皮膚主動吸收鹽類
- 海洋魚類:這裡,環境的溶質濃度高於生物體,因此水傾向於流出,離子流入。
- 硬骨魚:透過鰓主動分泌鹽類(NaCl),透過腸壁吸收水分,它們的腎臟(與哺乳動物腎臟不同)無法生成濃縮尿液,因此腎小球減少,主動腎小管分泌MgSO4
- 軟骨魚類(和腔棘魚):血液保留尿素和三甲胺氧化物以增加其滲透壓,使其與海水相同
- 陸地動物:這裡的問題是水分流失到更乾燥的環境中,以及鹽類水平的調節。
- 水分流失適應性
- 濃縮鹽類和含氮廢物的排洩
低滲:滲透勢低於附近液體
高滲:滲透勢高於附近液體
等滲:滲透勢與附近液體相等
腎小球:減少腎臟體積
魚類起源於海水,後來傳播到淡水中,後來又重新入侵海水環境。
陸地動物的水源
1. 飲水
2. 潮溼食物
3. 來自脂肪等代謝分子的分解(沙漠袋鼠鼠從代謝中獲得 90% 的水分)。
含氮廢物的排洩:來自氨基酸的代謝,氨基必須以三種基本可互換的化學形式中的一種形式去除
1. 氨(水生生物)
2. 尿素(哺乳動物)
3. 尿酸(鳥類)
氨毒性很大,易溶,生產成本低。硬骨魚很容易排洩。
尿素:毒性低,溶解性好,損失成本更高,因為它含有其他基團。必須在溶液中釋放,水分成本高。
尿酸(鳥糞中的白色部分)毒性低,不溶,排洩時水分損失少,損失的其他基團比其他基團更多。
哺乳動物腎臟:結構:位於腰部的拳頭大小的器官。大約 1/5 的主動脈血液在任何時候都流經腎臟。血液每天流經腎臟很多次。
腎單位:腎臟的結構和功能單位。
腎小囊:漏斗狀開口,包含初級濾器,即腎小球。
近端小管:接收來自腎小囊的東西。
亨利氏環:下降和上升。
直血管:圍繞亨利氏環的毛細血管。
腎小球:腎單位的主要濾器,位於腎小囊內
腎臟特性和過程對其功能很重要
1. 溶質的主動轉運從一種液體到另一種液體,逆濃度梯度,Na+透過亨利氏環厚壁升支細胞主動轉運出濾液進入組織液
2. 溶質和水的被動移動從一種液體到另一種液體(順濃度梯度),水和 NaCl 從亨利氏環降支移出進入組織液。
3. 腎單位不同區域細胞的差異滲透性對水和溶質的移動,厚壁升支對水不滲透,降支對水滲透
4. 對該滲透性的激素控制,抗利尿激素(ADH)增加集合管對水的滲透性,導致濾液體積減少,尿液更濃縮。
5. 腎臟組織液中溶質濃度的增加,從皮質到最深的髓質,由逆流倍增機制維持