动物身体的保护支持和运动

4动物体的生命活动4.1动物身体的保护、支持和运动4.1.1皮肤及其衍生物

皮肤：被覆于动物体表面，包括皮肤和所有由皮肤衍生的结构。机械保护：损伤、攻击等屏障保护：病原生物、水分呼吸排泄调节体温原生动物

其保护性覆盖是细胞膜，但有一些特化以提供保护。(1)

一些种类身体没有固定的形态，只有一层很薄的原生质膜，因而能使细胞的原生质流动而不断地改变体形（变形虫）。(2)

多数的种类有固定的体形，眼虫由于体表的细胞膜内蛋白质增加厚度和弹性形成皮膜（表膜），使身体保持了一定的形状。但其弹性使身体可以适当的改变形状。

(3)

一些原生动物能分泌一些物质形成外壳或能以加固体形：①薄甲能分泌有机质，化体表形成纤表板；②壳能与泌质形成褐色外壳；③砂壳能化体表分泌蛋白质液，再粘着外界的砂粒形成砂鲞壳；④有的可以分泌碳盐钙形成壳。无脊椎动物多数无脊椎动物均有一层表皮覆盖体表。(1)

低等无脊椎动物（水螅、涡虫）表皮仅有一层细胞；(2)

较复杂无脊椎动物（蛔虫，蚯蚓）表皮分泌角质层作为保护；(3)

软体动物（河蚌），身体由外套膜覆盖，其外层的表皮细胞向外分泌碳酸钙，形成一个或两个外壳(贝壳)包围整个身体，起保护作用。章鱼、乌贼等无外壳，具内壳。但外套膜加厚并肌肉质化。(4)

节肢动物（虾.蝗虫）的体壁为一层上皮细胞，并由此向外分泌坚实的表皮即外骨骼作为保护和支持。外骨骼由几丁质、蛋白质和一些沉积的钙盐组成。（出现了蜕皮现象）。(5)

棘皮动物的体壁由表皮层和真皮层构成，外面是一层薄的角质层，下面一层柱状上皮，再下面是由结缔组织和肌肉层组成的真皮层，最内为体腔膜。脊椎动物皮肤由上皮组织的表皮和结缔组织的真皮组成。(1)

保护机体免受外伤、细菌的入侵、紫外线的辐射和防止体内水分等物质的丢失；(2)

皮肤内丰富的感觉神经末梢使皮肤成为一个巨大的感受器；(3)

皮肤内的汗腺分泌汗液可调节体温，并排泄部分代谢产物；(4)

两栖动物（青蛙）的皮肤具有气体交换、辅助呼吸的功能。皮肤衍生物

皮肤衍生物具有保护、运动、分泌、排泄等功能。皮肤产生多种衍生物：(1)表皮衍生物：①鱼类和两栖类的粘液腺；②爬行动物如蜥蜴的角质鳞；③鸟类的羽毛、爪；④哺乳类的毛、蹄、指甲、牛羊角以及发达的皮肢腺、汗腺、乳腺、气味腺。(2)真皮衍生物：硬骨鱼类的鳞片（硬鳞、骨鳞）、鳍条、爬行类的骨板、哺乳类的鹿角等。(3)软骨鱼类的盾鳞与脊椎动物的牙齿：是由真皮和表皮联合形成。皮肤在结构和功能上，从单细胞到多细胞、由简单到复杂的进化过程中经历了相应变化。原生动物：细胞膜无脊椎动物：表皮为一层细胞脊椎动物：由上皮组织的表皮和结缔组织的真皮组成。保护和感觉。很多衍生物。哺乳动物两栖动物4.1.2骨骼支持系统骨骼：支持动物的身体，提供肌肉附着的表面以及保护体内脆弱的器官。

流体静力骨骼：原生动物、蠕虫、腔肠动物等，是一个由液体充满的囊，液体不能被压缩，因而提供了极好的支持，它没有固定的形状。

外骨骼：软体动物的外套膜向外分泌形成碳酸钙成分的外壳。节肢动物具有几丁质外骨骼，肌肉附着在外骨骼的内表面。由于身体分节、外骨骼也是分节和可活动的，在附肢的关节处薄而柔韧，使附肢得以运动。

内骨骼：由软骨和硬骨组成。节肢动物由于身体分节、外骨骼也是分节和可活动的，在附肢的关节处薄而柔韧，使附肢得以运动。流体静力骨骼内骨骼外骨骼硬骨细胞间质主要是硫酸钙、磷酸钙通过血管输送营养，有神经分布软骨中无血管和神经，营养物通过在基质中的扩散作用到软骨细胞(1)原索动物的支持结构是脊索。脊索内部由富有液泡的脊索泡状细胞组成，由于液泡的膨压使脊索具有一定的弹性和硬度。(2)低等脊椎动物中，软骨是主要的骨骼成分，柔软而具有弹性。脊椎动物的骨骼的演变（3）硬骨鱼类和更高等的脊椎动物中硬骨为主要支持结构。活动的骨骼组织具有3个重要特性：①不断生长且不停止功能的执行；

②有极好的修复能力；

③有惊人的适应环境的能力，可以缓慢改变结构和所有含物质，以适应需求；这些特性保证了生命活动的持久性。脊椎动物的骨骼的演变鱼类：具典型脊柱圆口类：脊椎骨雏形两栖类：脊柱分化、五趾型四肢爬行类：出现胸廓206块中轴骨：头骨脊柱胸骨肋骨附肢骨：四肢骨带骨4.1.3运动方式(1)变形运动：例如变形虫的运动方式。伪足的形成由细胞质内微丝的的排列决定，变形虫内有粗、细二种微丝，类似脊椎动物横纹肌的肌球蛋白丝和肌动蛋白丝，伪足内微丝滑动引起伪足的运动。(2)鞭毛与纤毛运动：鞭毛与纤毛外表有一层膜与细胞原生质相连接，膜内共有11条纵行的轴丝。鞭毛的摆动是对称的，包括几个左右摆的运动波，纤毛的运动呈波状依次进行。变形运动：伪足由原生质的流动而形成鞭毛及纤毛运动肌肉组织：肌细胞组成，能收缩和舒张，参与机体的运动，并对体内器官有保护作用。骨骼肌：能迅速收缩心肌：受植物性神经支配平滑肌：收缩有一定的节律性，受植物性神经支配。(3)肌肉运动肌原纤维：肌小节肌肉收缩原理粗肌丝：肌球蛋白，位于肌小节的中部，平行排列成暗带（A带）。细肌丝：肌动蛋白60%，一端固定在肌小节节两端伸向肌小节中部。两个相邻肌小节的A带间只有细肌丝（8纳米），形成明带（I带）。A带中部只有粗肌丝（15纳米），较明亮（H区）。每条粗肌丝周围有6条细肌丝。粗肌丝上有螺旋形排列突起的横桥，一圈6个，正好与六条细肌丝相接；横桥处有ATP相接合的位点。肌节缩短=肌细胞收缩牵拉细肌丝朝肌节中央滑行横桥摆动横桥与结合位点结合，分解ATP释放能量原肌球蛋白位移，暴露肌动蛋白上的结合位点Ca2+与肌钙蛋白结合肌钙蛋白构型改变横桥与肌动蛋白处于解离状态（结合位点被遮盖）胞质内[Ca2+]↑横桥周期：横桥与肌动蛋白结合、摆动、复位和再结合的过程。周期长短决定肌肉的缩短速度胞内[Ca2+]↑或↓是引起肌肉收缩和舒张的关键细肌丝：两条双螺旋结构的肌动蛋白单体，组合原肌球蛋白和肌钙蛋白。每条肌原纤维外包着肌质网，在A带和I带交界处膨大为终池，两终池间有一横小管。当终池中的Ca离子释放到达细肌丝的肌钙蛋白并与之结合，导致其分子结构改变，使原肌球蛋白离开原位，肌动蛋白与肌球蛋白的结合位点暴露。此时ATP与肌球蛋白横桥结合，横桥遂与肌动蛋白位点结合，牵引细肌丝向粗肌丝滑动（向A带中部滑动），导致肌小节缩短，肌肉收缩。受神经系统控制。中枢神经系统内产生的电信号启动了肌肉动作电位，此电信号沿横管传到肌质网的终池，使之释放Ca离子，引起肌肉收缩（神经肌肉兴奋过程）。所需能量来源是糖及脂肪酸的氧化，直接能量来源于ATP。鞭毛与纤毛运动机制：分离鞭毛去除质膜保留由微管束组成的鞭毛轴丝，加入ATP，鞭毛的运动无明显变化，（动力存在于轴丝）；用蛋白水解酶去除某些蛋白与放射状辐，加入ATP后鞭毛伸长而无摆动，最长达原来长度的9倍；若用高浓度盐溶液代替蛋白酶，除去轴丝上的位动蛋白臂，则鞭毛不能运动；进而加入纯化的位动蛋白后鞭毛又可运动。鞭毛运动中Ca2+起重要的调节作用4.2动物体的排泄和体内水盐平衡调节体液：体内的细胞内、外液体。主要靠将代谢产生的废物排出体外的排泄和调节体液水盐浓度的平衡机制保持体液的稳定。渗透压调节：动物体的渗透压调节主要是指动物内的水盐平衡，而体液的渗透压主要取决于体液中各种盐类的总浓度。体液的离子组成和渗透压的稳定保证了动物体内的水盐平衡。伸缩泡：伸缩泡是原生动物调节水盐平衡，同时也是排泄代谢废物的细胞器。细胞内多余的水不断地透过伸缩泡膜而进入伸缩泡，溶于水中的废物也进入伸缩泡。这样伸缩泡膨胀、直至猛然收缩，将泡内的水通过排出管排到体外。伸缩泡的主要功能不是排泄代谢废物而是调节水盐平衡。4.2.1主要排泄器官(1)无脊椎动物的渗透压调节和排泄器官原肾型排泄器官：扁形动物和假体腔动物。特点：由外胚层内陷形成；排泄系统的开口只在体表，体内没有开口。排泄管分支到器官、组织内部，末端为管状细胞和帽状细胞。保持体内体液稳定。后肾型排泄器官：由中胚层和外胚层共同发生形成。后肾一端开口于体腔，另一端开口在体表。环节动物的肾口具纤毛，可以收集体腔中的代谢废物。软体动物的后肾一端开口在围心腔，称为肾口或内肾孔；另一端开口在外套腔内，称为肾孔或外肾孔。马氏管：昆虫纲、多足纲。发生在中肠和后肠交界处的单层细胞的盲管。分布在混合体腔的血淋巴液中，其渗透作用使水通过管壁与代谢物形成尿。同时又在马氏管的后端对水分和离子进行重吸收。4.2.1.3脊椎动物的排泄器官脊椎动物典型的排泄器官由肾脏、输尿管、膀胱和尿道几部分组成。肾脏的结构：从外到内依次分为：皮质、髓质和肾孟3部分。皮质：位于外侧，厚2-3mm，红褐色，可见颗粒状结构（肾小体）。肾小囊、近曲小管和远曲小管位于皮质内。髓质：位于内侧，色浅，具放射状纹。髓袢的大部和集合小管的大部分位于髓质部分。肾盂：输尿管起始处，膨大呈漏斗状。肾盂连接输尿管。从肾脏排出的尿汇集在肾盂处，再经输尿管连续进入膀胱。肾脏肾单位：是肾的结构和功能单位，位于肾的皮质和髓质内

肾单位肾小体肾小管：肾小球肾小囊膀胱：

是一个肌肉质的囊，位于腹腔下部。当膀胱贮存尿达到一定量时，膀胱壁上的平滑肌和上皮受到压迫，刺激了神经未捎，使动物产生“尿感”，排尿时，膀胱肌内收缩，尿道开口处的括约肌松驰，尿被压入尿道而排出。蛋白质除供生长发育外，多余部分释放出氨基，转化为糖原或脂肪后在细胞中贮存，或进入三羧酸循环被氧化。放出的氨基则转化为无机氮NH4+排出体外。动物的代谢废物主要是细胞呼吸产生的CO2和蛋白质等分解产生的含氮废物。CO2由动物呼吸系统负责排出。而NH3、尿素、尿酸等含氮废物则是由排泄系统排出。4.2.2排泄的一般机理4.2.2.1动物的排泄机理后肾：肾管按体节排列，结构为体腔内开口的肾口，窄管、宽管、膀胱、肾孔。肾口一端有纤毛，开口于体腔。肾口后为盘曲细长的肾管，末端膨大通到体表的排泄孔。肾口纤毛将含尿素、氨等代谢废物的体腔液送入肾管。肾管上密布毛细血管，细管部分可与管壁上的毛细血管直接进行物质交换，血液中的代谢废物渗入肾管，同时血液也从肾管回收水分及其他有用物质。无脊椎动物马氏管：向管内分泌K+、Ca2+、Mg2+等离子及小分子有机物，主动吸收造成马氏管内与血淋巴之间离子的浓度差。马氏管的渗透作用使水通过管壁与代谢物形成尿,后端重吸收水分和离子，后肠重吸收水及Na+、K+等离子，并进入血淋巴，不能被吸收的大分子物质形成尿酸，尿液中的pH值从6.8-7.5降为3.5-4.5，含氮废物成为尿酸结晶，经后肠从肛门排出。尿是从血液中来正常人一天的滤出液约为180L，是身体全部液体量的4倍半。滤出液中有葡萄糖和氨基酸等，在肾小管和集合小管中进行重吸收、分泌和浓缩后形成尿。肾小管内壁上有增加吸收面积的微绒毛，加强了成尿的效率。脊椎动物近曲小管：重吸收滤出液中的葡萄糖、氨基酸、维生素和大部分氯化钠被肾小管的上皮细胞重吸收，并转移到附近血管中。远曲小管：血液中K+、H+、NH4+、HCO3-等离子从此分泌到滤出液中。血液酸度升高→H+转移到滤出液中；血液的酸度降低时→HCO3-及其他能与H+结合的离子移到滤出液中，最终由肾排出。集合管：浓缩滤出液。髓袢可逆浓度梯度交换→形成Na+的浓度梯度；水从滤出液中排出→滤出液浓缩。

人体约125L滤出液经浓缩产生1L尿。尿的形成包括三个环节：肾小球的滤过作用；肾小管和集合管的重吸收作用；肾小管和集合管的分泌作用。4.2.2.2水生动物的一般排泄方式(1)NH3的分子较小，易溶于水。水生动物尿中的含氮废物主要是NH3

。(2)

水生动物代谢产生的NH3可直接通过细胞膜透过体表而溶于外界水中，也有一部分NH3被水稀释，毒性减弱后从排泄系统排出。4.2.2.3陆生动物的一般排泄方式(1)陆生哺乳类动物代谢产生的氨主要以尿素形式排出。尿素是氨经氧化而生成的产物，易溶于水，且毒性较少，可在体内停留较长时间积累到较高浓度时才被排出，而不致使中毒。(2)另一类陆生动物（爬行类、鸟类）代谢产生的是尿酸，是将氨转化为不溶于水的尿酸而排出的方式。(3)排泄物除了氨、尿素、尿酸外，还有一些排泄物为氧化三甲基胺，鸟嘌呤等含氮化合物。4.2.3水盐平衡调节陆生动物：

陆生动物靠饮水和防止体表失水份，以及上述不同类型的代谢产物来调节体液的水盐平衡。动物防止水分散失的外部结构有角质层、无脊椎动物的外骨骼以及鳞、羽、毛等。海洋无脊椎动物体液大多和海水等渗，其代谢废物可从体表排出，海生的变形虫无需伸缩泡来调节细胞的含水量。生活在半咸水环境中，它们的排泄器管将渗入的过多的水排出体外，而排泄的尿总是和血液等渗的，这样就使动物