Biology for Majors II

Wakuole kurczliwe u mikroorganizmów

Rysunek 1. Niektóre organizmy jednokomórkowe, takie jak ameba, pobierają pokarm na drodze endocytozy. Pęcherzyk pokarmowy łączy się z lizosomem, który trawi pokarm. Odpady są wydalane przez egzocytozę.

Najbardziej podstawową cechą życia jest obecność komórki. Innymi słowy, komórka jest najprostszą jednostką funkcjonalną życia. Bakterie to jednokomórkowe, prokariotyczne organizmy, które mają jedne z najmniej złożonych procesów życiowych w miejscu; jednak prokariota, takie jak bakterie, nie zawierają wakuoli związanych z błoną. Komórki mikroorganizmów, takich jak bakterie, pierwotniaki i grzyby, są związane błonami komórkowymi i wykorzystują je do interakcji ze środowiskiem. Niektóre komórki, w tym niektóre leukocyty u ludzi, są w stanie pobierać pokarm poprzez endocytozę – tworzenie pęcherzyków w wyniku rozpadu błony komórkowej wewnątrz komórki. Te same pęcherzyki są zdolne do interakcji i wymiany metabolitów ze środowiskiem wewnątrzkomórkowym. U niektórych jednokomórkowych organizmów eukariotycznych, takich jak ameba, przedstawiona na rycinie 1, odpady komórkowe i nadmiar wody są wydalane w procesie egzocytozy, kiedy to wakuole kurczliwe łączą się z błoną komórkową i wydalają odpady do środowiska. Wakuole kurczliwe (CV) nie powinny być mylone z wakuolami, które przechowują żywność lub wodę.

Komórki płomieniste planarii i nefrydia robaków

Jak wielokomórkowe systemy ewoluowały, aby mieć układy narządów, które dzieliły potrzeby metaboliczne organizmu, poszczególne narządy ewoluowały, aby wykonywać funkcje wydalnicze. Planaria są płazińce, które żyją w słodkiej wodzie. Ich układ wydalniczy składa się z dwóch kanalików połączonych z silnie rozgałęzionym systemem przewodów. Komórki w kanalikach nazywane są komórkami płomieniowymi (lub protonephridia), ponieważ posiadają skupisko rzęsek, które oglądane pod mikroskopem wyglądają jak migoczący płomień, jak pokazano na ryc. 2a. Rzęski przemieszczają materię odpadową w dół kanalików i wydalają ją z organizmu przez pory wydalnicze, które otwierają się na powierzchni ciała; rzęski pobierają również wodę z płynu śródmiąższowego, umożliwiając filtrację. Wszelkie cenne metabolity są odzyskiwane przez reabsorpcję. Komórki płomykowe występują u płazińców, w tym pasożytniczych tasiemców i wolno żyjących planarii. Utrzymują one również równowagę osmotyczną organizmu.

Ziemianki (annelidy) mają nieco bardziej rozwinięte struktury wydalnicze zwane nefridiami, zilustrowane na rycinie 2b. Para nefrydiów występuje na każdym segmencie dżdżownicy. Są one podobne do komórek płomykowych pod tym względem, że mają kanaliki z rzęskami. Wydalanie odbywa się przez por zwany nefridioporem. Są one bardziej rozwinięte niż komórki płomykowe w tym, że mają system reabsorpcji kanalikowej przez sieć kapilarną przed wydalaniem.

Rysunek 2. W układzie wydalniczym (a) planarii, rzęski komórek płomykowych napędzają odpady przez kanalik utworzony przez komórkę rurkową. Kanaliki połączone są w rozgałęzione struktury, które prowadzą do porów rozmieszczonych wzdłuż boków ciała. Przez te pory wydzielany jest filtrat. U (b) bezkręgowców, takich jak dżdżownice, nefrydia filtrują płyn z koelomu, czyli jamy ciała. Bijące rzęski w otworze nefrydium wciągają wodę ze ślimaka do kanalika. Gdy przesącz przechodzi w dół kanalików, składniki odżywcze i inne rozpuszczalniki są ponownie wchłaniane przez naczynia włosowate. Filtrowany płyn zawierający azot i inne odpady jest przechowywany w pęcherzu, a następnie wydzielany przez por w bocznej części ciała.

Kanaliki Malpighiego u owadów

Kanaliki Malpighiego znajdują się w jelitach niektórych gatunków stawonogów, takich jak pszczoła przedstawiona na rysunku 3.

Rysunek 3. Kanaliki Malpighiana owadów i innych stawonogów lądowych usuwają z hemolimfy odpady azotowe i inne rozpuszczalniki. Jony Na+ i/lub K+ są aktywnie transportowane do światła kanalików. Następnie woda dostaje się do kanalików na drodze osmozy, tworząc mocz. Mocz przechodzi przez jelito i dostaje się do odbytnicy. Tam składniki odżywcze dyfundują z powrotem do hemolimfy. Do hemolimfy pompowane są jony Na+ i/lub K+, a następnie woda. Skoncentrowane odpady są następnie wydalane.

Zazwyczaj występują parami, a liczba kanalików różni się w zależności od gatunku owada. Kanaliki Malpighiego są zwężone, co zwiększa ich powierzchnię, i są wyścielone mikrowypustkami służącymi do reabsorpcji i utrzymania równowagi osmotycznej. Kanaliki Malpighiego współpracują z wyspecjalizowanymi gruczołami znajdującymi się w ścianie odbytnicy. Płyny ustrojowe nie są filtrowane jak w przypadku nefrydiów; mocz jest wytwarzany przez kanalikowe mechanizmy wydzielnicze przez komórki wyściełające kanaliki Malpighiana, które są skąpane w hemolimfie (mieszaninie krwi i płynu śródmiąższowego, która występuje u owadów i innych stawonogów, a także u większości mięczaków). Odpady metaboliczne, takie jak kwas moczowy, swobodnie dyfundują do kanalików. W kanalikach znajdują się pompy wymienne, które aktywnie transportują jony H+ do wnętrza komórki i jony K+ lub Na+ na zewnątrz; woda podąża biernie tworząc mocz. Wydzielanie jonów zmienia ciśnienie osmotyczne, które ściąga wodę, elektrolity i odpady azotowe (kwas moczowy) do kanalików. Woda i elektrolity są wchłaniane ponownie, gdy organizmy te znajdują się w środowisku o niskiej zawartości wody, a kwas moczowy jest wydalany w postaci gęstej pasty lub proszku. Nie rozpuszczanie odpadów w wodzie pomaga tym organizmom zachować wodę; jest to szczególnie ważne dla życia w suchych środowiskach.

Przyczyń się!

Popraw tę stronęDowiedz się więcej