Метаболические отходы или экскременты — это вещества , оставшиеся в результате метаболических процессов (таких как клеточное дыхание ), которые не могут быть использованы организмом ( они являются излишними или токсичными ) и поэтому должны выводиться из организма . Сюда входят соединения азота , вода , CO 2 , фосфаты , сульфаты и т. д. Животные относятся к этим соединениям как к экскрементам. У растений есть метаболические пути , которые превращают некоторые из них (в первую очередь соединения кислорода) в полезные вещества.
Все продукты обмена выводятся в виде растворенных веществ через органы выделения ( нефридии , мальпигиевы канальцы , почки ), за исключением СО 2 , который выводится вместе с водяными парами через легкие . Устранение этих соединений обеспечивает химический гомеостаз организма.
Азотистые соединения, посредством которых из организма выводится избыток азота, называются азотистыми отходами ( / n aɪ ˈ t r ɒ dʒ ɪ n ə s / ) или азотистыми отходами . Это аммиак , мочевина , мочевая кислота и креатинин . Все эти вещества производятся в результате белкового обмена . У многих животных моча является основным путем выведения таких отходов; у некоторых это фекалии .
Аммонотелизм – выделение аммиака и ионов аммония. Аммиак (NH 3 ) образуется при окислении аминогрупп (-NH 2 ), которые удаляются из белков при их превращении в углеводы. Это очень токсичное для тканей вещество, хорошо растворимое в воде. При этом удаляется только один атом азота. Для выведения аммиака необходимо много воды, на 1 г азота необходимо около 0,5 л воды для поддержания уровня аммиака в выделительной жидкости ниже уровня в жидкостях организма для предотвращения токсичности. [ нужна цитация ] Таким образом, морские организмы выделяют аммиак непосредственно в воду и называются аммонотелическими . [1] К аммонотелеческим животным относятся ракообразные , платихельминты , книдарии , порифераны , иглокожие и другие водные беспозвоночные. [2]
Выделение мочевины называется уреотелизмом. Наземные животные, главным образом амфибии и млекопитающие , преобразуют аммиак в мочевину, процесс, который происходит в печени и почках. Этих животных называют уреотелическими . [2] Мочевина является менее токсичным соединением, чем аммиак; Через него удаляются два атома азота, и для его выведения требуется меньше воды. Для выделения 1 г азота требуется 0,05 л воды, что составляет примерно лишь 10% от количества, необходимого аммонотелеческим организмам. [ нужна цитата ]
Урикотелизм — выделение избытка азота в виде мочевой кислоты . К урикотелическим животным относятся насекомые , птицы и большинство рептилий . Хотя для производства мочевой кислоты требуется больше метаболической энергии, чем для мочевины, ее низкая токсичность и низкая растворимость в воде позволяют ей концентрироваться в небольшом объеме пастообразной белой суспензии в фекалиях по сравнению с жидкой мочой млекопитающих. [2] Примечательно, однако, что человекообразные обезьяны и люди, хотя и являются уреотеликами, также являются урикотелами в небольшой степени: мочевая кислота потенциально вызывает такие проблемы, как камни в почках и подагра , но также действует как антиоксидант крови.
Эти соединения образуются при катаболизме углеводов и липидов , в реакциях конденсации, а также в некоторых других реакциях обмена аминокислот. Кислород вырабатывается растениями и некоторыми бактериями в процессе фотосинтеза, а CO 2 является продуктом жизнедеятельности всех животных и растений. Азотные газы производятся денитрифицирующими бактериями и являются отходами, а бактерии для разложения дают аммиак, как и большинство беспозвоночных и позвоночных. Вода — единственные жидкие отходы животных и фотосинтезирующих растений. [3]
Нитраты и нитриты — это отходы, вырабатываемые нитрифицирующими бактериями , точно так же, как сера и сульфаты производятся сероредуцирующими и сульфатредуцирующими бактериями . Нерастворимые железные отходы могут образовываться железобактериями с использованием растворимых форм. В растениях выделяются смолы, жиры, воски и сложные органические химические вещества, например латекс каучуковых деревьев и молочаев. Твердые отходы могут производиться в виде органических пигментов, полученных в результате распада пигментов, таких как гемоглобин, а неорганические соли, такие как карбонаты, бикарбонаты и фосфаты, как в ионной, так и в молекулярной форме, выделяются в виде твердых веществ. [3]
Животные выбрасывают твердые отходы в виде фекалий .