Метаболические отходы или экскременты — это вещества, оставшиеся от метаболических процессов (таких как клеточное дыхание ), которые не могут быть использованы организмом ( они излишни или токсичны ), и поэтому должны быть выведены . Сюда входят соединения азота , вода , CO2 , фосфаты , сульфаты и т. д. Животные воспринимают эти соединения как экскременты. У растений есть метаболические пути , которые преобразуют некоторые из них (в первую очередь кислородные соединения) в полезные вещества.
Все метаболические отходы выводятся в виде растворенных в воде веществ через выделительные органы ( нефридии , мальпигиевы сосуды , почки ), за исключением CO2 , который выводится вместе с водяным паром через легкие . Выведение этих соединений обеспечивает химический гомеостаз организма.
Азотистые соединения, посредством которых избыток азота выводится из организмов, 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 метаболизма белков . У многих животных моча является основным путем выведения таких отходов , у некоторых это фекалии .
Аммонотелия — это выделение аммиака и ионов аммония. Аммиак (NH 3 ) образуется при окислении аминогрупп (-NH 2 ), которые удаляются из белков, когда они превращаются в углеводы. Это очень токсичное вещество для тканей и чрезвычайно растворимо в воде. С ним удаляется только один атом азота. Для выделения аммиака требуется много воды, около 0,5 л воды на 1 г азота требуется для поддержания уровня аммиака в экскреторной жидкости ниже уровня в жидкостях организма для предотвращения токсичности. [ необходима цитата ] Таким образом, морские организмы выделяют аммиак непосредственно в воду и называются аммонотелиальными . [2] К аммонотелиальным животным относятся ракообразные , плоские черви , книдарии , губчатые , иглокожие и другие водные беспозвоночные . [3]
Выделение мочевины называется уреотелизмом. Наземные животные, в основном амфибии и млекопитающие , преобразуют аммиак в мочевину, этот процесс происходит в печени и почках. Этих животных называют уреотелическими . [3] Мочевина — менее токсичное соединение, чем аммиак; через нее удаляются два атома азота, и для ее выделения требуется меньше воды. Для выделения 1 г азота требуется 0,05 л воды, что составляет примерно всего 10% от того, что требуется аммонотелическим организмам. [ требуется цитата ]
Урикотелизм — это выделение избытка азота в форме мочевой кислоты . [4] Урикотелические животные включают насекомых , птиц и большинство рептилий . Хотя для ее образования 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 кале по сравнению с жидкой мочой млекопитающих. [3] Однако следует отметить, что человекообразные обезьяны и люди, хотя и уреотелические, в небольшой степени также являются урикотелическими, причем мочевая кислота потенциально вызывает такие проблемы, как камни в почках и подагра , но также действует как антиоксидант крови.
Эти соединения образуются в процессе катаболизма углеводов и липидов в реакциях конденсации и в некоторых других метаболических реакциях аминокислот. Кислород вырабатывается растениями и некоторыми бактериями в процессе фотосинтеза, в то время как CO2 является отходом всех животных и растений. Азотные газы вырабатываются денитрифицирующими бактериями и в качестве отхода, а бактерии при разложении дают аммиак, как и большинство беспозвоночных и позвоночных. Вода является единственным жидким отходом животных и фотосинтезирующих растений. [5]
Нитраты и нитриты являются отходами, производимыми нитрифицирующими бактериями , так же как сера и сульфаты производятся серовосстанавливающими бактериями и сульфатвосстанавливающими бактериями . Нерастворимые отходы железа могут быть получены железобактериями с использованием растворимых форм. В растениях смолы, жиры, воски и сложные органические химикаты выделяются из растений, например, латекс из каучуковых деревьев и молочая. Твердые отходы могут быть получены в виде органических пигментов, полученных в результате распада пигментов, таких как гемоглобин, и неорганических солей, таких как карбонаты, бикарбонаты и фосфаты, как в ионной, так и в молекулярной форме, которые выделяются в виде твердых веществ. [5]
Животные выделяют твердые отходы в виде фекалий .