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代謝老廃物または排泄物とは、代謝過程（細胞呼吸など）で生物が利用できない（余剰または有毒な）物質であり、そのため排泄されなければならない。これには窒素化合物、水、二酸化炭素、リン酸塩、硫酸塩などが含まれる。動物はこれらの化合物を排泄物として処理する。植物は代謝経路を持ち、これらのうちいくつか（主に酸素化合物）を有用な物質に変換する一方、残りは貯蔵されたり、環境に放出されたり、あるいはさらなる生化学的プロセスによって分解されたりする。
代謝老廃物はすべて、排泄器官（腎管、マルピーギ管、腎臓）を通して水溶性の形で排泄される。ただし、二酸化炭素（CO₂ ）は例外で、水蒸気とともに肺を通して排泄される。これらの化合物の排出によって、生体の化学的恒常性が維持される。
生物から過剰な窒素が排出される際に用いられる窒素化合物は、窒素性老廃物（/naɪˈtrɒdʒɪnəs / ）または窒素性老廃物と呼ばれます。これらはアンモニア、尿素、尿酸、クレアチニンです。これらの物質はすべてタンパク質代謝によって生成されます。多くの動物では、尿がこれらの老廃物の主な排泄経路ですが、一部の動物では糞便が主な排泄経路となります。
アンモニア排泄とは、アンモニアとアンモニウムイオンの排泄のことです。アンモニア（NH 3）は、タンパク質が炭水化物に変換される際に除去されるアミノ基（-NH 2）の酸化によって生成されます。これは組織に対して非常に毒性が強く、水に非常に溶けやすい物質です。アンモニア排泄では窒素原子が1つだけ除去されます。アンモニアの排泄には大量の水が必要で、毒性を防ぐために排泄液中のアンモニア濃度を体液中の濃度より低く保つには、窒素1gあたり約0.5Lの水が必要です。そのため、海洋生物はアンモニアを直接水中に排泄し、アンモニア排泄動物と呼ばれます。[ 2 ]アンモニア排泄動物には、ほとんどの魚類のほか、甲殻類、扁形動物、刺胞動物、海綿動物、棘皮動物、その他の水生無脊椎動物が含まれます。[ 3 ]
尿素の排泄は尿素排泄と呼ばれます。陸上動物、主に両生類と哺乳類は、肝臓と腎臓でアンモニアを尿素に変換します。これらの動物は尿素排泄動物と呼ばれます。[ 3 ]尿素はアンモニアよりも毒性の低い化合物です。尿素によって2つの窒素原子が排出され、排泄に必要な水の量も少なくて済みます。1gの窒素を排泄するのに必要な水は0.05Lで、アンモニア排泄動物に必要な水の約10%にすぎません。
尿酸排泄とは、過剰な窒素を尿酸の形で排泄することです。[ 4 ]尿酸排泄動物には、昆虫、鳥類、ほとんどの爬虫類が含まれます。尿酸は尿素よりも多くの代謝エネルギーを必要としますが、毒性が低く、水への溶解度も低いため、哺乳類の液体の尿に比べて、糞便中に少量のペースト状の白い懸濁液として濃縮されます。[ 3 ]ただし、注目すべきことに、類人猿とヒトは尿素排泄動物であると同時に、少量の尿酸排泄動物でもあり、尿酸は腎結石や痛風などの問題を引き起こす可能性がありますが、血液の抗酸化物質としても機能します。
これらの化合物は、縮合反応における炭水化物と脂質の異化作用中、およびアミノ酸の他のいくつかの代謝反応中に形成されます。酸素は植物と一部の細菌によって光合成で生成され、CO 2はすべての動物と植物の老廃物です。窒素ガスは脱窒細菌によって老廃物として生成され、細菌は腐敗によってアンモニアを生成します。ほとんどの無脊椎動物と脊椎動物も同様です。水は動物と光合成植物からの唯一の液体老廃物です。[ 5 ]
硝酸塩と亜硝酸塩は硝化細菌によって生成される老廃物であり、硫黄と硫酸塩は硫黄還元細菌と硫酸還元細菌によって生成されるのと同様である。不溶性の鉄老廃物は、鉄細菌が可溶性の形態を利用して生成することができる。植物では、樹脂、脂肪、ワックス、複雑な有機化学物質が植物から分泌される。例えば、ゴムの木やトウワタの樹液などである。固形廃棄物は、ヘモグロビンなどの色素の分解から得られる有機色素として生成される場合があり、炭酸塩、重炭酸塩、リン酸塩などの無機塩は、イオン形態または分子形態のいずれであっても、固形物として排出される。[ 5 ]