普通生物學/組織和系統/穩態
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是每個人和所有生物生命中非常重要的部分。它被定義為內部環境的動態平衡,即維持生物體內相對穩定的環境,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,或者
- 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。
透過負反饋迴路發生。
各種形式:房屋中的簡單恆溫器,當溫度高於一定值時關閉加熱器,當溫度低於一定值時開啟加熱器,這涉及刺激、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。
透過比例控制進行精確控制,而不是全有或全無,如果房子有點冷,爐子就會稍微開啟一點。人類的例子:血管收縮、代謝率改變、顫抖。高體溫的生理反應:血液流向體表、出汗、行為改變(遠離陽光)。
正反饋迴路:效應器增加偏離設定點的偏差。放大反應。就像血液凝固過程,分娩期間的子宮收縮。負反饋必須在某個時候存在才能控制。
- 海洋無脊椎動物
- 完全海洋無脊椎動物(非潮間帶或河口)滲透壓調節者(將內部環境設定為與外部環境相同,沒有淨離子流)處於狹鹽性(狹窄的不變鹽度)環境中
- 沿海、潮間帶、河口(離子水平波動)無脊椎動物。部分滲透壓調節者,部分滲透壓調節者處於廣鹽性(鹽度變化範圍大)環境中(例如:岸蟹,有時在環境鹽度非常低時進行調節)。
- 淡水動物。在這裡,環境的溶質濃度低於生物體,因此水傾向於流入,而溶質流出。
- 淡水魚(硬骨魚)排出稀釋的尿液,並且鰓主動吸收離子(NaCl)
- 淡水無脊椎動物:與淡水魚相同的情況,但結構不同
- 淡水兩棲動物:透過皮膚主動吸收鹽分
- 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,而離子流入。
- 硬骨魚類:透過鰓主動分泌鹽分(NaCl),透過腸壁吸收水,它們的腎臟(與哺乳動物的腎臟不同)無法產生濃縮的尿液,因此腎小球減小,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至與海水相同
- 陸地動物:這裡的問題是水分流失到乾燥的環境中,以及鹽分的調節。
- 水分流失適應
- 濃縮排除鹽分和含氮廢物
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同
腎小球:減少腎臟的體積
魚類最初生活在海水裡,後來傳播到淡水裡,最後重新入侵海水環境。
陸地動物的水源
1. 飲用
2. 潮溼的食物
3. 來自脂肪等代謝分子的分解。(沙漠袋鼠鼠 90% 的水分來自代謝。)
含氮廢物的分泌: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被去除
1. 氨(水生生物)
2. 尿素(哺乳動物)
3. 尿酸(鳥類)
氨毒性很大,易溶解,且生產成本低。對於硬骨魚來說,很容易排出。
尿素:毒性低,溶解度好,損失成本更高,因為它包含其上的其他基團。必須在溶液中釋放,水分成本。
尿酸(鳥屎的白色部分)毒性低,不溶解,幾乎不損失水分地分泌,比其他物質損失更多的成本較高的側基。
哺乳動物腎臟:結構:位於下背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透過腎臟。血液每天透過腎臟很多次。
腎單位:腎臟的結構和功能單位。
腎小囊:漏斗狀開口,包含主要過濾器,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:腎單位的主要過濾器,位於腎小囊內
腎臟的特性和過程對它的功能很重要
1. 溶質的主動運輸,從一種液體到另一種液體,逆濃度梯度,Na+ 被亨利氏環厚上升支的細胞主動運輸到濾液外,進入組織液
2. 溶質和水的被動運動,從一種液體到另一種液體(沿濃度梯度),水和 NaCl 從亨利氏環下降支移動到組織液。
3. 腎單位不同區域細胞對水和溶質運動的不同的滲透性,上升的厚支對水不滲透,下降部分對水滲透
4. 對該滲透性的激素控制,抗利尿激素 (ADH) 由於水而增加集合管的滲透性,導致濾液體積減少,從而尿液濃度更高。
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