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1、普通生物学文字稿3.（第十章.动物的循环、呼吸和排泄系统）主讲人：姜乃澄（注：请各位同学依据本稿，进一步结合教材复习和提高。）第十章. 动物的循环、呼吸和排泄系统1.动物的循环系统 动物要维持生命必须不停地从外界吸收营养物质和氧气，并将其运送到全身各个组织和细胞，同时将新陈代谢产生的废物及时运输并排出体外，以维持内环境的相对稳定。动物的血液循环系统（blood circulation）是机体完成上述生理机能的重要系统之一。1.1无脊椎动物的循环系统尚未形成循环系统的动物：原生动物、海绵动物和腔肠动物，以及高等无脊椎动物中的小型种类，如昆虫中的蚜虫、蛛形纲中的棉红蜘蛛、甲壳纲中的剑水蚤等等。l
2、闭管式循环（封闭式循环）的动物：具有一套连续的血管系统，包括心脏、动脉、毛细血管和静脉，且血液在这套管道中循环的方式即为闭管式循环系统，如环节动物中蚯蚓、软体动物的头足类、某些棘皮动物。l 开管式循环的动物血液由心脏泵出，经过动脉进入开放的体液腔（血腔）的循环类型即为开管式循环系统，如节肢动物、许多软体动物以及海鞘类。1.2 脊椎动物的循环系统脊椎动物的循环系统均属闭管式系统。有明确的动脉和静脉及毛细血管。脊椎动物循环系统的演化主要是心脏的演化，所有脊椎动物的心脏均位于腹面胸腔中的心包膜内，心脏是循环的中枢，由于心脏的收缩使血液在血管内不断的运行。鱼类：心脏从后往前由静脉窦、心房、心室、动脉圆
3、锥4部分组成。用鳃呼吸，仅体循环，血液每循环一次，经过心脏一次。 两栖类：出现纵隔将心房分为左心房与右心房两部分。心室还是一个，脱氧血与氧合血不免在心室有所混合。用肺呼吸，兼具体循环和肺循环，血液每循环一次，经心脏两次。爬行类：动脉圆锥中出现纵隔，分别将动脉圆锥与大动脉和肺动脉相连。心室出现不完整纵隔，但血液在心室中仍有一些混合。高等类群如鳄鱼的纵隔完整，心脏4个腔，体、肺循环完全独立。鸟类和哺乳类：心房和心室都完全分为左右2个，肺动脉与大动脉完全分开。肺动脉与右心室相连，大动脉与左心室相连，两种血液不再混合。有完善的体循环和肺循环。体循环：血液由左心房进入左心室，再由左心室流出，经过肺以外的
4、各种器官组织回到右心房的过程。肺循环：血液从右心室流向肺动脉，到达肺，再经肺静脉回到左心房的过程。冠状动脉循环1.3人的血液与心脏的结构1.3.1人的血液成分、血型和血压1.3.1.2 血型l 红细胞膜上存在有不同的抗原物质，统称为凝集原（agglutinogen）；l 在血清中含有相应的特异性抗体，统称为凝集素（aglutinin）。有某种凝集原的红细胞与另一种与它相对抗的凝集素相遇时，就会使红细胞凝集成团，并引起它的溶解（溶血反应）。人类的ABO血型系统的分类血型红细胞凝集原血清凝集素O型无抗A，抗BA型A抗BB型B抗AAB型A、B无Rh因子：在人类红细胞中，除含有A、B两种凝集原外还含有
5、另一种抗原物质，叫Rh因子。l 凡红细胞含有Rh因子而能和抗Rh凝集素发生凝集反应即为Rh阳性(Rh+),若无则为Rh阴性(Rh-)l 我国Rh因子阳性率为99，白人中阴性率高达15。1.3.1.3 血压l 收缩压心室收缩时，大约在收缩期的中期动脉血压达到最高值时的动脉血压。l 舒张压心室舒张时，主动脉压下降，在心舒末期动脉血压最低时的动脉血压。1.3.2 心脏的结构心脏结构的进化l 人的心脏结构l 心脏的自动节律及心率脊椎动物的心脏自动性节律起源于心脏的起搏点，也称节律点。低等脊椎动物心脏的起搏点是静脉窦。哺乳动物由于静脉窦退化，只留下窦房结，因此窦房结作为起搏点。脊椎动物心脏的搏动能够脱离
6、神经支配，自动产生兴奋和收缩的能力称为自动节律性。因此，心脏的节律活动是心肌本身所固有。人及哺乳动物窦房结可以在完全没有神经和激素影响的条件下自发地产生有节律的搏动，决定心率。在完整的机体中，心脏自动节律性不断受到神经和体液的调节，因此能改变心脏的节律以配合机体的活动。刺激迷走神经，或局部施加乙酰胆碱，会引起心搏变慢，若刺激的强度足够，便可使心脏停止搏动；刺激交感神经，或局部施加去甲肾上腺素，则增加心跳频率。心脏特殊的传导系统：包括：窦房结、房室结、房室束（进一步分为左束支和右束支）和浦肯野氏纤维。心肌细胞的动作电位：心肌细胞动作电位可分为5期：0期：动作电位的升支，细胞快速去极化；1期：产生
7、短暂而快速的复极化；2期：缓慢的复极化，波型较平坦，故为平台期（心肌细胞动作电位区别于骨骼肌细胞动作电位的主要特征，就在于心肌细胞具有平台期。）3期：快速去极化；4期：复极化达到静息膜电位水平90mV。l 心电图Kolliker 和 Mueller （1856）首先直接在心脏上记录到心脏搏动时产生的电流。Waller（1887）发现，在身体表面也能记录到电流。这种记录到的心脏活动引起的电位变化叫做心电图（ electrocardiogram， ECG）。正常人的心电图：P波：心房去极化，并产生心房兴奋，心房进入收缩期；QRS波：心室去极化，产生心室的兴奋，引起心室收缩；T波：心室的复极化，心室
8、肌兴奋消失，引起心室的舒张。2.动物的呼吸系统2.1无脊椎动物的呼吸器官l 体表低等种类，如环节动物l 鳃软体动物，甲壳动物l 气管昆虫等陆生节肢动物l 其它：书肺（蜘蛛）、呼吸树（海参）2.2 脊椎动物的呼吸器官 l 鳃囊圆口类（如七鳃鳗）l 鳃鱼类l 肺两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类鸟类的呼吸系统除肺外，还有气囊和气管结构。气囊是鸟类特有的结构。鸟类进行双重呼吸。鸟类的呼吸途径：气管、支气管、中支气管、后气囊和三级支气管。2.3哺乳动物的肺的结构与呼吸运动 呼吸运动：l 吸气时，肋间外肌收缩，肋骨向上和向外移动，胸骨也向上、向外移动，同时膈肌也能收缩，促使胸廓前后径和横径增大，此时增加了胸腔
9、的体积，肺的容积随之扩大，引起肺内压的下降，使空气吸入。l 呼气时，肋间外肌和横膈肌松弛，胸腔恢复至原来状况，使肺恢复先前的大小，空气被挤出体外。呼吸运动可分为：腹式呼吸：由膈肌的收缩引起的胸腔变化的呼吸运动。胸式呼吸：由肋间外肌的收缩引起胸腔变化的呼吸运动。呼吸调节：l 呼吸运动是一种有节律的运动，呼吸的深度和频率随着机体的活动水平发生相应的变化。呼吸作用一是受中枢神经调节。l 呼吸中枢位于延脑并可进一步分为吸气中枢和呼气中枢。大脑皮层可以有意识地控制呼吸中枢的活动，直接调整呼吸运动，和呼吸频率。l 血液中CO2含量及H的改变以及肺内压的变化，均能反射性刺激呼吸中枢，以调整呼吸频率。l 吸气
10、运动使肺泡膨大，引起其周围的牵张感受器兴奋，产生的冲动沿迷走神经传入延脑的吸气中枢，使其抑制而产生被动的呼气运动（肺的牵张反射）。2.4 气体交换与呼吸色素多细胞动物的气体交换与原生动物相比复杂得多，整个过程包括外呼吸与内呼吸，即外界O2到达体内环境和在细胞内氧化代谢两个过程。l O2肺部肺泡和血液之间的气体交换；l 血液与细胞、组织之间的气体交换；呼吸色素：l 呼吸色素是一种含有金属物质铁或铜的卟啉与蛋白质的结合体。l 无脊椎动物血液的特点是呼吸色素存在于血浆中也是呼吸色素存在的较为低级的形式。l 有的无脊椎动物如环节动物的血红蛋白不是存在于血浆中，而是在体腔液的血红细胞中，并且血红蛋白的相
11、对分子量很小，与脊椎动物相似。l 有的环节动物同时含有血浆中血红蛋白与体腔液红细胞中的血红蛋白。3.动物的排泄系统与渗透压的调节 动物具有多样化的排泄系统，但其共同功能是将分解代谢的终末产物排泄出体外。l 动物体的渗透压调节主要是指动物体内的水盐平衡；l 动物依靠排泄和渗透压调节的平衡机制，l 保持体液的稳定，创造稳定的内环境。3.1 无脊椎动物的排泄器官细胞代谢过程所产生的废物穿过细胞膜进入组织液，再进入血浆，经由血液循环运送至排泄器官排出体外。除腔肠动物和棘皮动物没有排泄器官外，其他动物都有排泄器官。不同动物中的排泄器官（或胞器）的形态结构和解剖位置各式各样。l 伸缩泡(contracti
12、le vacuole)：淡水原生动物和海绵动物以及海产原生动物中的纤毛虫类有伸缩泡。伸缩泡中液体的形成是主动转运过程，所需能量由其周围的线粒体提供。l 原肾管(protonephridium)：为扁形动物、纽形动物、轮形动物、腹毛动物及某些原始环节动物的排泄器官。其生理功能与伸缩泡相似。l 后肾管(metanephridium)：后肾管的产生与真体腔的出现相关，其特点是两端均开口，由开口于体内的肾口、细肾管、排泄管和肾孔所组成。与脊椎动物的肾单位具相似性。后肾管见于大多数环节动物、软体动物，甲壳动物等。l 马氏管(Malpighian tubule)马氏管是昆虫和蜘蛛等节肢动物特有的排泄器官，
13、其一端与开口于中肠与后肠之间，另一端为封闭的盲管，位于血腔中。马氏管有回收水分和盐分的功能。3.2脊椎动物肾脏的结构与功能人体的排泄器官在维持内环境的稳定中起着重要的作用，它们包括：l 呼吸器官：由肺排出CO2和少量的水；l 消化器官：肝分泌胆色素经肠排出， 大肠粘膜排出无机盐；l 皮肤：通过汗腺排出水、盐和尿素等；l 肾：是最重要的排泄器官，排出水和大量的代谢废物。3.2.1 肾（kidney）的结构肾单位：肾小体、肾小管3.2.2 肾脏的生理功能尿的形成过程：l 超滤（肾小球）l 分泌（肾小管）l 重吸收（肾小管）l 血液成分调节l 渗透压调节l 体内水量，尿的渗透压，排水。l 体内水量，
14、尿的渗透压，排水。l 高渗尿：尿渗透压血浆渗透压l 低渗尿：尿渗透压血浆渗透压3.2.3 肾脏活动的调节l 抗利尿激素调节：l 醛固酮调节：70%的钠离子在近曲小管中被主动吸收，在远曲小管和集合管有一部分钠离子的重吸收依赖于肾上腺皮质分泌的醛固酮调节。调节过程是：l 肾血流量减少、肾动脉压下降、流经远曲小管的钠离子负荷减少，促进肾小球旁细胞分泌肾素，肾素的释放作用于血浆中的血管紧张素原，进一步引起血管紧张素、的产生，刺激肾上腺皮质分泌醛固酮。l 醛固酮主要作用于远曲小管和集合管，促进对钠离子的重吸收，相继引起氯离子和水的重吸收，由于钠钾泵的活动结果带来对钾离子的分泌。3.3 动物的渗透压的调节
15、3.3.1 体液的渗透压海洋动物：l 体液与海水等渗无脊椎动物和盲鳗l 体液比海水低渗七鳃鳗和真骨鱼类（有脱水倾向）淡水动物：体液渗透浓度比淡水高，倾向得到水。陆生动物：体液渗透浓度亦高于其生活环境，倾向得到水。3.3.2渗透调节渗透调节是动物重要的生命活动。通过渗透调节，维持动物体内水、盐稳定，从而保持整个内环境的相对稳定。体内水分和盐类含量的调节，即体液渗透压的调节，叫渗透调节（osmoregulation）。动物渗透调节，既需要消化系统、排泄系统、呼吸系统、皮肤、鳃，以及特殊盐腺的配合，也需要神经系统和内分泌系统的调节。动物解决水平衡的两种方式：l 渗压随变往往是狭盐性动物l 渗压调节往往是广盐性动物海洋动物的渗透调节：海洋动物种类繁多，有的是渗压随变动物，有的是渗压调节动物。脊椎动物中圆口类（盲鳗）与海水等渗外，大多数是渗压调节动物。调节的方式
