Biology for Majors II

Kontraktiiliset vakuolit mikro-organismeissa

Kuvio 1. Mikro-organismeissa esiintyvät vakuolit. Jotkut yksisoluiset eliöt, kuten ameeba, ottavat ravintoa endosytoosin avulla. Ruokavesikkeli sulautuu lysosomiin, joka sulattaa ruoan. Jätteet erittyvät eksosytoosin avulla.

Elämän perustavanlaatuisin piirre on solun olemassaolo. Toisin sanoen solu on elämän yksinkertaisin toiminnallinen yksikkö. Bakteerit ovat yksisoluisia, prokaryoottisia organismeja, joilla on joitakin vähiten monimutkaisia elämän prosesseja; bakteerien kaltaiset prokaryootit eivät kuitenkaan sisällä kalvoon sidottuja vakuoleja. Bakteerien, alkueläinten ja sienten kaltaisten mikro-organismien solut ovat solukalvojen sitomia ja käyttävät niitä vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Jotkin solut, mukaan lukien jotkin ihmisen leukosyytit, kykenevät nielemään ravintoa endosytoosin avulla – muodostamalla vesikkeleitä solukalvoa solun sisällä kiertämällä. Samat vesikkelit pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa ja vaihtamaan aineenvaihduntatuotteita solunsisäisen ympäristön kanssa. Joissakin yksisoluisissa eukaryoottisissa eliöissä, kuten kuvassa 1 esitetyssä ameebassa, solujätteet ja ylimääräinen vesi erittyvät eksosytoosin avulla, kun supistuvat vakuolit sulautuvat solukalvoon ja karkottavat jätteet ympäristöön. Supistuvia vacuoleja (CV) ei pidä sekoittaa vacuoleihin, jotka varastoivat ravintoa tai vettä.

Planarian liekkisolut ja matojen Nephridia

Kun monisoluiset järjestelmät kehittyivät elimistön aineenvaihdunnallisia tarpeita jakaviksi elinjärjestelmiksi, yksittäiset elimet kehittyivät suorittamaan erittämistehtävää. Planaria ovat litteitä matoja, jotka elävät makeassa vedessä. Niiden eritejärjestelmä koostuu kahdesta putkesta, jotka on yhdistetty voimakkaasti haaroittuneeseen kanavajärjestelmään. Putkissa olevia soluja kutsutaan liekkisoluiksi (tai protonephridioiksi), koska niissä on piikkirykelmä, joka näyttää mikroskoopilla tarkasteltuna välkkyvältä liekiltä, kuten kuvassa 2a on esitetty. Hiukset kuljettavat jätemateriaalia tubuluksia pitkin ja ulos kehosta kehon pinnalle avautuvien erittymishuokosten kautta. Hiukset imevät myös vettä interstitiaalisesta nesteestä, mikä mahdollistaa suodattumisen. Mahdolliset arvokkaat aineenvaihduntatuotteet otetaan talteen takaisinimeytymällä. Liekkisoluja esiintyy litteissä matoissa, mukaan lukien loisevat heisimadot ja vapaasti elävät planaria-lajit. Ne myös ylläpitävät elimistön osmoottista tasapainoa.

Maamadoilla (annelidit) on hieman kehittyneemmät erittymisrakenteet, joita kutsutaan nefriideiksi ja jotka on esitetty kuvassa 2b. Kastemadon jokaisessa segmentissä on pari nephridioita. Ne muistuttavat liekkisoluja siinä mielessä, että niissä on putki, jossa on värekarvoja. Erittäminen tapahtuu nephridioporeiksi kutsutun huokosen kautta. Ne ovat kehittyneempiä kuin liekkisolut siinä mielessä, että niissä on järjestelmä, jossa tubulaarinen takaisinimeytyminen tapahtuu kapillaariverkoston kautta ennen erittymistä.

Kuva 2. Planarian (a) erittymisjärjestelmässä liekkisolujen värekarvat kuljettavat jätettä putkisolun muodostaman tubuluksen läpi. Tubulukset liittyvät haarautuviksi rakenteiksi, jotka johtavat huokosiin, jotka sijaitsevat pitkin rungon sivuja. Suodos erittyy näiden huokosten kautta. (b) Annelideissa, kuten lieroissa, nefriidit suodattavat nestettä coelomista eli ruumisontelosta. Nefriidin aukon kohdalla sykkivät värekarvat imevät vettä kotelosta putkistoon. Kun suodos kulkee tubuluksia pitkin, ravinteet ja muut liukoiset aineet imeytyvät takaisin kapillaareihin. Suodatettu neste, joka sisältää typpi- ja muita jätteitä, varastoituu virtsarakkoon ja erittyy sitten ruumiin sivussa olevan huokosen kautta.

Hyönteisten alpighian tubulukset

Alpighian tubuluksia on joidenkin niveljalkaisten lajien, kuten kuvassa 3 esitetyn mehiläisen, suoliston limakalvossa.

Kuva 3. Hyönteisten ja muiden maalla elävien niveljalkaisten Malpighian tubulukset poistavat hemolymfasta typpipitoisia jätteitä ja muita liuenneita aineita. Na+- ja/tai K+-ioneja kuljetetaan aktiivisesti tubulusten luumeniin. Tämän jälkeen vesi kulkeutuu tubuluksiin osmoosin kautta, jolloin muodostuu virtsaa. Virtsa kulkeutuu suolen läpi peräsuoleen. Siellä ravinteet diffundoituvat takaisin hemolymfaan. Na+- ja/tai K+-ioneja pumpataan hemolymfaan, ja vesi seuraa perässä. Tämän jälkeen konsentroitunut jäte erittyy.

Tubuluksia on yleensä pareittain, ja niiden määrä vaihtelee hyönteislajin mukaan. Malpighian tubulukset ovat kierteisiä, mikä lisää niiden pinta-alaa, ja niitä reunustavat mikrovillat takaisinimeytymistä ja osmoottisen tasapainon ylläpitämistä varten. Malpighian tubulukset toimivat yhteistyössä peräsuolen seinämässä olevien erikoistuneiden rauhasten kanssa. Kehon nesteitä ei suodateta kuten nefriidien tapauksessa; virtsaa tuotetaan tubulaaristen erittymismekanismien avulla Malpighian tubuluksia reunustavilla soluilla, jotka kylpevät hemolymfassa (veren ja interstitiaalisen nesteen seos, jota esiintyy hyönteisissä ja muissa niveljalkaisissa sekä useimmissa nilviäisissä). Metaboliset jätteet, kuten virtsahappo, diffundoituvat vapaasti tubuluksiin. Tubuluksia reunustavat vaihtopumput, jotka kuljettavat aktiivisesti H+-ioneja soluun ja K+- tai Na+-ioneja ulos; vesi seuraa passiivisesti ja muodostaa virtsan. Ionien eritys muuttaa osmoottista painetta, joka vetää vettä, elektrolyyttejä ja typpijätettä (virtsahappoa) tubuluksiin. Vesi ja elektrolyytit imeytyvät takaisin, kun nämä organismit joutuvat vähävetiseen ympäristöön, ja virtsahappo erittyy paksuna tahnana tai jauheena. Se, etteivät jätteet liukene veteen, auttaa näitä organismeja säästämään vettä; tämä on erityisen tärkeää elämälle kuivissa ympäristöissä.

Kirjoita!

Paranna tätä sivuaOpi lisää