Biology for Major II

微生物における収縮性液胞

図1.微生物が収縮しているのはどのようにしてか？ アメーバなどの一部の単細胞生物は、エンドサイトーシスによって食物を摂取する。 食物小胞はリソソームと融合し、食物は消化される。

生命の最も基本的な特徴は、細胞の存在である。 言い換えれば、細胞は生命の最も単純な機能単位である。 バクテリアは単細胞の原核生物で、最も複雑でない生命プロセスを備えている。しかし、バクテリアのような原核生物は膜に結合した液胞を持たない。 細菌、原生生物、真菌などの微生物の細胞は、細胞膜で結合されており、それを利用して環境と相互作用している。 ヒトの白血球など一部の細胞は、エンドサイトーシス（細胞膜が細胞内に巻き込まれて小胞を形成すること）により食物を取り込むことができる。 この小胞は、細胞内環境と相互作用し、代謝物を交換することができる。 図1のアメーバのような単細胞真核生物では、細胞の老廃物や余分な水分は、収縮性の液胞が細胞膜に合流し、環境中に排出されるエキソサイトーシスによって排泄される。 収縮性液胞（CV）は、食物や水を貯蔵する液胞と混同してはならない。

プラナリアの炎細胞および虫のネフリジア

多細胞システムが進化して、体の代謝ニーズを分担する器官系を持つようになると、個々の器官は排泄の機能を果たすために進化してきた。 プラナリアは淡水に生息する扁形動物である。 プラナリアの排泄システムは、高度に分岐した管系に接続された2本の管から構成されている。 管内の細胞は、図2aに示すように、顕微鏡で見ると炎の揺らぎのように見える繊毛の集まりを持っているため、炎細胞（またはプロトネフリジア）と呼ばれている。 繊毛は老廃物を尿細管に押し流し、体表に開いた排泄孔から体外に排出する。また、繊毛は間質液から水を吸い上げ、ろ過を可能にする。 貴重な代謝産物は再吸収によって回収される。 寄生虫であるサナダムシや自由生活型のプラナリアなどの扁形動物に見られる炎細胞。

ミミズ（環形動物）には、図2bに示すようなネフリディと呼ばれる少し進化した排泄器官がある。 ミミズの各節に一対のネフリディアが存在する。 繊毛を持つ管を持っている点では、炎細胞と似ている。 排泄はネフリジオポアと呼ばれる孔から行われる。 毛細血管網で再吸収してから排泄するシステムをもっている点で、火炎細胞より進化している。 (a)プラナリアの排泄系では、火炎細胞の繊毛が老廃物を推進し、管細胞が形成する管内を通過する。 管は枝分かれした構造につながり、体の側面全体にある孔に通じている。 濾液はこの孔から分泌される。 (b)ミミズなどの環形動物では、ネフリドが腔腸、つまり体腔内の液体を濾過する。 ネフリダの開口部にある繊毛が、腔内の水を管に引き込む。 濾液は尿細管を通過する際に、栄養分やその他の溶質が毛細血管で再吸収される。

昆虫のマルピーギ管

マルピーギ管は、図3に示したハチのような節足動物の一部の種の腸の裏側に存在する。 昆虫やその他の陸上節足動物のマルピーギ管は、血液リンパから窒素廃棄物やその他の溶質を除去する。 Na+イオンやK+イオンは尿細管の内腔に積極的に輸送される。 そして、水は浸透圧によって尿細管に入り、尿となる。 尿は腸を通過し、直腸に入る。 そこで、栄養分が拡散し、再び血流に戻る。 Na+および/またはK+イオンが血液リンパに送り込まれ、水がそれに続く。

管は通常2本一組で存在し、その数は昆虫の種類によって異なる。 マルピーギ管は、表面積を大きくするために複雑に入り組んでおり、再吸収と浸透圧平衡の維持のために微絨毛が並んでいる。 マルピーギ尿細管は、直腸の壁にある特殊な腺と協調して働いている。 体液はネフリドのように濾過されず、尿は血精（昆虫などの節足動物やほとんどの軟体動物に見られる血液と間質液の混合物）を浴びたマルピーギ尿細管の裏側の細胞による管状分泌機構により作られる。 尿酸のような代謝性廃棄物は尿細管に自由に拡散する。 尿細管には交換ポンプがあり、H+イオンを細胞内に、K+またはNa+イオンを細胞外に積極的に輸送し、水は受動的にそれに追随して尿となる。 イオンの分泌により浸透圧が変化し、水、電解質、窒素系老廃物（尿酸）が尿細管に引き込まれる。 水と電解質は低水分環境下では再吸収され、尿酸は濃いペースト状または粉末状で排泄される。

貢献する！

このページを改善するもっと知る

。