Biology for Majors II

Contractiele Vacuoles in Micro-organismen

Figuur 1. Sommige eencellige organismen, zoals de amoebe, nemen voedsel op door endocytose. Het voedselblaasje versmelt met een lysosoom, dat het voedsel verteert. Afval wordt uitgescheiden door exocytose.

Het meest fundamentele kenmerk van leven is de aanwezigheid van een cel. Met andere woorden, een cel is de eenvoudigste functionele eenheid van een leven. Bacteriën zijn eencellige, prokaryote organismen die enkele van de minst complexe levensprocessen hebben; prokaryoten zoals bacteriën bevatten echter geen membraangebonden vacuolen. De cellen van micro-organismen zoals bacteriën, protozoën en schimmels zijn gebonden door celmembranen en gebruiken deze om met de omgeving te interageren. Sommige cellen, waaronder sommige leukocyten bij de mens, zijn in staat voedsel op te nemen door endocytose – de vorming van blaasjes door involutie van het celmembraan binnen de cellen. Dezelfde blaasjes zijn in staat tot interactie en uitwisseling van metabolieten met de intracellulaire omgeving. In sommige eencellige eukaryote organismen, zoals de amoebe (zie figuur 1), worden cellulaire afvalstoffen en overtollig water uitgescheiden door middel van exocytose, waarbij de contractiele vacuolen met het celmembraan versmelten en afvalstoffen aan het milieu afgeven. Contractiele vacuolen (CV) moeten niet worden verward met vacuolen, die voedsel of water opslaan.

Vlamcellen van Planaria en Nephridia van Wormen

Toen meercellige systemen evolueerden tot orgaansystemen die de metabolische behoeften van het lichaam verdeelden, evolueerden individuele organen om de uitscheidingsfunctie uit te voeren. Planaria zijn platwormen die in zoet water leven. Hun uitscheidingsstelsel bestaat uit twee tubuli die verbonden zijn met een sterk vertakt kanalenstelsel. De cellen in de tubuli worden vlamcellen (of protonephridia) genoemd omdat ze een cluster trilhaartjes hebben die er onder de microscoop uitzien als een flikkerend vlammetje, zoals te zien is in figuur 2a. De trilhaartjes stuwen afvalstoffen door de tubuli en uit het lichaam via uitscheidingsporiën die aan het lichaamsoppervlak opengaan; de trilhaartjes zuigen ook water uit de interstitiële vloeistof, waardoor filtratie mogelijk wordt. Eventuele waardevolle metabolieten worden teruggewonnen door reabsorptie. Vlamcellen worden aangetroffen in platwormen, waaronder parasitaire lintwormen en vrijlevende planaria. Zij houden ook het osmotisch evenwicht van het organisme in stand.

Aardwormen (anneliden) hebben iets verder ontwikkelde uitscheidingsstructuren, nephridia genoemd, die zijn afgebeeld in figuur 2b. Elk segment van de regenworm heeft een paar nephridia. Ze zijn vergelijkbaar met vlamboecellen in die zin dat ze een buisje met trilhaartjes hebben. De uitscheiding gebeurt door een porie, de nefridioporie. Ze zijn verder ontwikkeld dan de vlambuiscellen omdat ze een systeem hebben voor tubulaire reabsorptie door een capillair netwerk vóór de uitscheiding.

Figuur 2. In het uitscheidingssysteem van de (a) planaria stuwen cilia van vlambuiscellen afval door een tubulus die wordt gevormd door een buiscel. De tubuli zijn verbonden tot vertakte structuren die leiden naar poriën die zich langs alle zijden van het lichaam bevinden. Het filtraat wordt via deze poriën uitgescheiden. Bij (b) anneliden, zoals regenwormen, filteren nefridia vloeistof uit het coelom, of de lichaamsholte. Kloppende trilhaartjes aan de opening van het nefridium zuigen water uit het spoelhuis in een buisje. Terwijl het filtraat door de tubuli loopt, worden voedingsstoffen en andere oplosmiddelen weer opgenomen door de haarvaten. Gefiltreerde vloeistof met stikstofhoudende en andere afvalstoffen wordt opgeslagen in een blaas en vervolgens uitgescheiden door een porie in de zijkant van het lichaam.

Malpighian Tubules of Insects

Malpighian tubules worden gevonden in de bekleding van de darm van sommige soorten geleedpotigen, zoals de bij die is afgebeeld in figuur 3.

Figuur 3. Malpighian tubules van insecten en andere terrestrische geleedpotigen verwijderen stikstofhoudende afvalstoffen en andere oplosmiddelen uit de hemolymfe. Na+ en/of K+ ionen worden actief getransporteerd naar het lumen van de tubuli. Via osmose komt water in de tubuli terecht, waardoor urine ontstaat. De urine passeert de darm en komt in het rectum terecht. Daar diffunderen voedingsstoffen terug in de hemolymfe. Na+ en/of K+ ionen worden in de hemolymfe gepompt, en water volgt. Het geconcentreerde afval wordt vervolgens uitgescheiden.

Ze komen gewoonlijk paarsgewijs voor en het aantal tubuli varieert naar gelang van de insectensoort. De tubuli van Malpighian zijn geconvolueerd, wat hun oppervlakte vergroot, en ze zijn bekleed met microvilli voor reabsorptie en handhaving van het osmotisch evenwicht. De tubuli Malpighian werken samen met gespecialiseerde klieren in de wand van het rectum. Lichaamsvloeistoffen worden niet gefilterd zoals bij nefridia; urine wordt geproduceerd door tubulaire secretiemechanismen door de cellen die de tubuli Malpighian bekleden en die baden in hemolymfe (een mengsel van bloed en interstitiële vloeistof dat wordt aangetroffen bij insecten en andere geleedpotigen, alsook bij de meeste weekdieren). Metabolische afvalstoffen zoals urinezuur diffunderen vrijelijk in de tubuli. In de tubuli bevinden zich uitwisselingspompen, die actief H+ ionen de cel in transporteren en K+ of Na+ ionen de cel uit; water volgt passief en vormt zo urine. De uitscheiding van ionen verandert de osmotische druk, waardoor water, elektrolyten en stikstofhoudende afvalstoffen (urinezuur) in de tubuli worden getrokken. Water en elektrolyten worden weer geabsorbeerd wanneer deze organismen te maken krijgen met een omgeving met weinig water, en urinezuur wordt als een dikke pasta of poeder uitgescheiden. Het niet oplossen van afvalstoffen in water helpt deze organismen om water te besparen; dit is vooral belangrijk voor het leven in een droge omgeving.

Bijdragen!

Verbeter deze paginaLees meer