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命中非常重要的部分。它被定义为内部环境的动态平衡,即维持生物体内相对稳定的环境,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,或者
- 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。
通过负反馈回路发生。
各种形式:房屋中的简单恒温器,当温度高于一定值时关闭加热器,当温度低于一定值时打开加热器,这涉及刺激、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。
通过比例控制进行精确控制,而不是全有或全无,如果房子有点冷,炉子就会稍微打开一点。人类的例子:血管收缩、代谢率改变、颤抖。高体温的生理反应:血液流向体表、出汗、行为改变(远离阳光)。
正反馈回路:效应器增加偏离设定点的偏差。放大反应。就像血液凝固过程,分娩期间的子宫收缩。负反馈必须在某个时候存在才能控制。
- 海洋无脊椎动物
- 完全海洋无脊椎动物(非潮间带或河口)渗透压调节者(将内部环境设定为与外部环境相同,没有净离子流)处于狭盐性(狭窄的不变盐度)环境中
- 沿海、潮间带、河口(离子水平波动)无脊椎动物。部分渗透压调节者,部分渗透压调节者处于广盐性(盐度变化范围大)环境中(例如:岸蟹,有时在环境盐度非常低时进行调节)。
- 淡水动物。在这里,环境的溶质浓度低于生物体,因此水倾向于流入,而溶质流出。
- 淡水鱼(硬骨鱼)排出稀释的尿液,并且鳃主动吸收离子(NaCl)
- 淡水无脊椎动物:与淡水鱼相同的情况,但结构不同
- 淡水两栖动物:通过皮肤主动吸收盐分
- 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,而离子流入。
- 硬骨鱼类:通过鳃主动分泌盐分(NaCl),通过肠壁吸收水,它们的肾脏(与哺乳动物的肾脏不同)无法产生浓缩的尿液,因此肾小球减小,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至与海水相同
- 陆地动物:这里的问题是水分流失到干燥的环境中,以及盐分的调节。
- 水分流失适应
- 浓缩排除盐分和含氮废物
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同
肾小球:减少肾脏的体积
鱼类最初生活在海水里,后来传播到淡水里,最后重新入侵海水环境。
陆地动物的水源
1. 饮用
2. 潮湿的食物
3. 来自脂肪等代谢分子的分解。(沙漠袋鼠鼠 90% 的水分来自代谢。)
含氮废物的分泌: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被去除
1. 氨(水生生物)
2. 尿素(哺乳动物)
3. 尿酸(鸟类)
氨毒性很大,易溶解,且生产成本低。对于硬骨鱼来说,很容易排出。
尿素:毒性低,溶解度好,损失成本更高,因为它包含其上的其他基团。必须在溶液中释放,水分成本。
尿酸(鸟屎的白色部分)毒性低,不溶解,几乎不损失水分地分泌,比其他物质损失更多的成本较高的侧基。
哺乳动物肾脏:结构:位于下背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通过肾脏。血液每天通过肾脏很多次。
肾单位:肾脏的结构和功能单位。
肾小囊:漏斗状开口,包含主要过滤器,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:肾单位的主要过滤器,位于肾小囊内
肾脏的特性和过程对它的功能很重要
1. 溶质的主动运输,从一种液体到另一种液体,逆浓度梯度,Na+ 被亨利氏环厚上升支的细胞主动运输到滤液外,进入组织液
2. 溶质和水的被动运动,从一种液体到另一种液体(沿浓度梯度),水和 NaCl 从亨利氏环下降支移动到组织液。
3. 肾单位不同区域细胞对水和溶质运动的不同的渗透性,上升的厚支对水不渗透,下降部分对水渗透
4. 对该渗透性的激素控制,抗利尿激素 (ADH) 由于水而增加集合管的渗透性,导致滤液体积减少,从而尿液浓度更高。
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