Biology for Majors II

Vacuoles contráteis em microrganismos

Figure 1. Alguns organismos unicelulares, tais como a ameba, ingerem alimentos por endocitose. A vesícula alimentar funde-se com um lisossoma, que digere o alimento. Os resíduos são excretados pela exocitose.

A característica mais fundamental da vida é a presença de uma célula. Em outras palavras, uma célula é a unidade funcional mais simples de uma vida. As bactérias são organismos unicelulares, procarióticos, que têm alguns dos processos de vida menos complexos; contudo, procariotas como as bactérias não contêm vacúolos ligados à membrana. As células de microorganismos como bactérias, protozoários e fungos são ligadas por membranas celulares e as utilizam para interagir com o meio ambiente. Algumas células, incluindo alguns leucócitos em humanos, são capazes de engolir alimentos por endocitose – a formação de vesículas por involução da membrana celular dentro das células. As mesmas vesículas são capazes de interagir e trocar metabólitos com o ambiente intracelular. Em alguns organismos unicelulares eucarióticos, como a ameba, mostrada na Figura 1, os resíduos celulares e o excesso de água são excretados pela exocitose, quando os vacúolos contráteis se fundem com a membrana celular e expulsam os resíduos para o ambiente. Vacúolos contráteis (CV) não devem ser confundidos com vacúolos, que armazenam alimentos ou água.

Células chama de Planaria e Nephridia de Minhocas

As sistemas multicelulares evoluíram para ter sistemas de órgãos que dividiam as necessidades metabólicas do corpo, órgãos individuais evoluíram para realizar a função excretora. Planários são minhocas planas que vivem em água doce. O seu sistema excretor consiste em dois túbulos ligados a um sistema de condutas altamente ramificado. As células dos túbulos são chamadas células de chama (ou protonefrídios) porque têm um aglomerado de cílios que se parece com uma chama cintilante quando vistas ao microscópio, como ilustrado na Figura 2a. Os cílios impulsionam a matéria residual para baixo dos túbulos e para fora do corpo através de poros excretores que se abrem na superfície do corpo; os cílios também extraem água do fluido intersticial, permitindo a filtração. Quaisquer metabolitos valiosos são recuperados por reabsorção. As células em chamas são encontradas em minhocas planas, incluindo ténias parasitárias e planários de vida livre. Elas também mantêm o equilíbrio osmótico do organismo.

Ténias (anelídeos) têm estruturas excretoras ligeiramente mais evoluídas chamadas nefrídias, ilustradas na Figura 2b. Um par de nefrídios está presente em cada segmento da minhoca. Eles são semelhantes às células de chama, na medida em que têm um túbulo com cílios. A excreção ocorre através de um poro chamado nefridioporo. Elas são mais evoluídas que as células de chama, pois possuem um sistema de reabsorção tubular por uma rede capilar antes da excreção.

Figure 2. No sistema excretor do (a) planaria, cílios de células de chama impulsionam os resíduos através de um túbulo formado por uma célula tubular. Os túbulos são conectados em estruturas ramificadas que levam a poros localizados ao longo de todos os lados do corpo. O filtrado é secretado através destes poros. Em (b) anelídeos como minhocas, nefrídios filtram o fluido do coeloma, ou cavidade corporal. Bater cílios na abertura do nefrónio atrai água do coeloma para um túbulo. Quando o filtrado passa pelos túbulos, os nutrientes e outros solutos são reabsorvidos pelos capilares. O fluido filtrado contendo nitrogénio e outros resíduos é armazenado numa bexiga e depois secretado através de um poro na lateral do corpo.

Tubulos de Malpighian de Insectos

Tubulos de Malpighian são encontrados forrando o intestino de algumas espécies de artrópodes, como a abelha ilustrada na figura 3.

Figure 3. Os túbulos de malpighianos de insetos e outros artrópodes terrestres removem resíduos nitrogenados e outros solutos da hemolinfa. Os íons Na+ e/ou K+ são ativamente transportados para o lúmen dos túbulos. A água entra então nos túbulos por osmose, formando urina. A urina passa através do intestino, e para o reto. Ali, os nutrientes difundem-se de volta para a hemolinfa. Os íons Na+ e/ou K+ são bombeados para a hemolinfa, e a água segue. Os resíduos concentrados são então excretados.

São geralmente encontrados aos pares e o número de túbulos varia com a espécie de inseto. Os túbulos de Malpighi são convolutos, o que aumenta a sua superfície, e são revestidos com microfilhos para reabsorção e manutenção do equilíbrio osmótico. Os túbulos de Malpighian trabalham cooperativamente com glândulas especializadas na parede do reto. Os fluidos corporais não são filtrados como no caso da nefrídios; a urina é produzida por mecanismos de secreção tubular pelas células que revestem os túbulos de Malpighian que são banhadas em hemolinfa (uma mistura de sangue e fluido intersticial que é encontrada em insetos e outros artrópodes, bem como na maioria dos moluscos). Resíduos metabólicos como o ácido úrico difundem-se livremente para os túbulos. Existem bombas de troca que revestem os túbulos, que transportam activamente os iões H+ para a célula e os iões K+ ou Na+ para fora; a água segue passivamente para formar a urina. A secreção de íons altera a pressão osmótica que atrai água, eletrólitos e resíduos nitrogenados (ácido úrico) para dentro dos túbulos. A água e os electrólitos são reabsorvidos quando estes organismos são confrontados com ambientes de baixa água, e o ácido úrico é excretado como uma pasta espessa ou pó. A não dissolução de resíduos na água ajuda estes organismos a conservar água; isto é especialmente importante para a vida em ambientes secos.

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