普通生物学/组织和系统/稳态
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是每个人和所有生物生活中非常重要的组成部分。定义为内部环境的动态恒定,即维持生物体内部相对稳定的环境,通常涉及反馈调节。
稳态在以下情况下得以维持:
- 变化的外部环境,或
- 非理想的、恒定的外部环境(如企鹅)。
涉及温度、pH值、化学浓度、压力、氧气水平。
通过负反馈回路实现。
各种形式:房屋中的简单恒温器在温度高于一定值时关闭加热器,在温度低于一定值时打开加热器。涉及刺激、传感器、整合中心、效应器和反应。
更有效的控制具有两个传感器和两个效应器。它们可以相互拮抗,例如,一个冷却,另一个加热。
通过比例控制实现精确控制,而不是全有或全无,如果房屋稍微冷一点,炉子就会稍微打开一点。人体中的例子:血管收缩,代谢率变化,寒战。体温过高的生理反应:血液流向体表,出汗,行为改变(离开阳光)。
正反馈回路:效应器增加与设定点的偏差。放大反应。如血液凝固过程,分娩期间的子宫收缩。为了控制,必须存在负反馈。
- 海洋无脊椎动物
- 完全海洋无脊椎动物(非潮间带或河口)渗透压顺应者(设定内部环境与外部环境相同,无净离子流动)处于狭盐性(窄的、不变的盐度)环境中
- 沿海、潮间带、河口(离子水平波动)无脊椎动物。部分渗透压顺应者,部分渗透压调节者处于广盐性(盐度变化范围广)环境中(例如:岸蟹,在环境中盐度水平非常低时有时会进行调节)。
- 淡水动物。这里,环境中的溶质浓度低于生物体,因此水倾向于流入,溶质流出。
- 淡水鱼(硬骨鱼)稀释尿液,鳃主动吸收离子(NaCl)
- 淡水无脊椎动物:与淡水鱼相同,但结构不同
- 淡水两栖动物:通过皮肤主动吸收盐类
- 海洋鱼类:这里,环境的溶质浓度高于生物体,因此水倾向于流出,离子流入。
- 硬骨鱼:通过鳃主动分泌盐类(NaCl),通过肠壁吸收水分,它们的肾脏(与哺乳动物肾脏不同)无法生成浓缩尿液,因此肾小球减少,主动肾小管分泌MgSO4
- 软骨鱼类(和腔棘鱼):血液保留尿素和三甲胺氧化物以增加其渗透压,使其与海水相同
- 陆地动物:这里的问题是水分流失到更干燥的环境中,以及盐类水平的调节。
- 水分流失适应性
- 浓缩盐类和含氮废物的排泄
低渗:渗透势低于附近液体
高渗:渗透势高于附近液体
等渗:渗透势与附近液体相等
肾小球:减少肾脏体积
鱼类起源于海水,后来传播到淡水中,后来又重新入侵海水环境。
陆地动物的水源
1. 饮水
2. 潮湿食物
3. 来自脂肪等代谢分子的分解(沙漠袋鼠鼠从代谢中获得 90% 的水分)。
含氮废物的排泄:来自氨基酸的代谢,氨基必须以三种基本可互换的化学形式中的一种形式去除
1. 氨(水生生物)
2. 尿素(哺乳动物)
3. 尿酸(鸟类)
氨毒性很大,易溶,生产成本低。硬骨鱼很容易排泄。
尿素:毒性低,溶解性好,损失成本更高,因为它含有其他基团。必须在溶液中释放,水分成本高。
尿酸(鸟粪中的白色部分)毒性低,不溶,排泄时水分损失少,损失的其他基团比其他基团更多。
哺乳动物肾脏:结构:位于腰部的拳头大小的器官。大约 1/5 的主动脉血液在任何时候都流经肾脏。血液每天流经肾脏很多次。
肾单位:肾脏的结构和功能单位。
肾小囊:漏斗状开口,包含初级滤器,即肾小球。
近端小管:接收来自肾小囊的东西。
亨利氏环:下降和上升。
直血管:围绕亨利氏环的毛细血管。
肾小球:肾单位的主要滤器,位于肾小囊内
肾脏特性和过程对其功能很重要
1. 溶质的主动转运从一种液体到另一种液体,逆浓度梯度,Na+通过亨利氏环厚壁升支细胞主动转运出滤液进入组织液
2. 溶质和水的被动移动从一种液体到另一种液体(顺浓度梯度),水和 NaCl 从亨利氏环降支移出进入组织液。
3. 肾单位不同区域细胞的差异渗透性对水和溶质的移动,厚壁升支对水不渗透,降支对水渗透
4. 对该渗透性的激素控制,抗利尿激素(ADH)增加集合管对水的渗透性,导致滤液体积减少,尿液更浓缩。
5. 肾脏组织液中溶质浓度的增加,从皮质到最深的髓质,由逆流倍增机制维持