Biologi för studenter II

Kontraktila vakuoler i mikroorganismer

Figur 1. Vissa encelliga organismer, t.ex. amöba, tar upp föda genom endocytos. Matvesikeln smälter samman med en lysosom som smälter maten. Avfall utsöndras genom exocytos.

Den mest grundläggande egenskapen hos livet är närvaron av en cell. Med andra ord är en cell den enklaste funktionella enheten i ett liv. Bakterier är encelliga, prokaryota organismer som har några av de minst komplexa livsprocesserna i sig. Prokaryoter som bakterier innehåller dock inga membranbundna vakuoler. Cellerna hos mikroorganismer som bakterier, protozoer och svampar är bundna av cellmembran och använder dem för att interagera med miljön. Vissa celler, däribland vissa leukocyter hos människor, kan absorbera mat genom endocytos – bildandet av vesiklar genom involution av cellmembranet inom cellerna. Samma vesiklar kan interagera och utbyta metaboliter med den intracellulära miljön. I vissa encelliga eukaryotiska organismer, t.ex. amöba, som visas i figur 1, utsöndras cellutfall och överskottsvatten genom exocytos, när de kontraktila vakuolerna smälter samman med cellmembranet och stöter ut avfallet i omgivningen. Kontraktila vakuoler (CV) bör inte förväxlas med vakuoler, som lagrar mat eller vatten.

Flammceller hos Planaria och Nephridia hos maskar

När flercelliga system utvecklades till att ha organsystem som delade upp kroppens metaboliska behov, utvecklades enskilda organ för att utföra utsöndringsfunktionen. Planarier är plattmaskar som lever i sötvatten. Deras utsöndringssystem består av två tubuli som är anslutna till ett starkt förgrenat kanalsystem. Cellerna i rören kallas flamceller (eller protonephridier) eftersom de har ett kluster av cilier som ser ut som en flimrande låga när de betraktas i mikroskop, vilket illustreras i figur 2a. Flimmerhåren driver avfallsmaterial ner i tubuli och ut ur kroppen genom utsöndringsporer som öppnas på kroppsytan; flimmerhåren drar också till sig vatten från den interstitiella vätskan, vilket möjliggör filtrering. Alla värdefulla metaboliter återvinns genom reabsorption. Flamceller finns hos plattmaskar, inklusive parasitära bandmaskar och fritt levande planarier. De upprätthåller också organismens osmotiska balans.

Jordmaskar (annelider) har något mer utvecklade utsöndringsstrukturer som kallas nephridier, som illustreras i figur 2b. Ett par nephridier finns på varje segment av daggmasken. De liknar flamceller genom att de har ett rör med cilier. Utsöndringen sker genom en por som kallas nephridiopor. De är mer utvecklade än flamcellerna eftersom de har ett system för tubulär reabsorption genom ett kapillärnätverk före utsöndringen.

Figur 2. I utsöndringssystemet hos (a) planaria driver flamcellernas cilier avfallet genom en tubuli som bildas av en rörcell. Tubuli är sammankopplade till förgrenade strukturer som leder till porer som är placerade längs hela kroppens sidor. Filtratet utsöndras genom dessa porer. I (b) annelider som t.ex. daggmaskar filtrerar nefridier vätska från coelom, eller kroppshålan. Slående cilier vid nefridiernas öppning drar in vatten från coelom i en tubulärt rör. När filtratet passerar ner i tubulerna återabsorberas näringsämnen och andra lösningsmedel i kapillärerna. Filtrerad vätska som innehåller kväve och andra avfallsprodukter lagras i en blåsa och utsöndras sedan genom en por i sidan av kroppen.

Malpighian Tubules of Insects

Malpighian tubules finns som foder i tarmen hos vissa arter av leddjur, som till exempel biet som illustreras i figur 3.

Figur 3. Malpighianska tubuli hos insekter och andra landlevande leddjur avlägsnar kvävehaltigt avfall och andra lösningsmedel från hemolymfen. Na+- och/eller K+-joner transporteras aktivt in i tubulernas lumen. Vatten tränger sedan in i tubuli via osmos och bildar urin. Urinen passerar genom tarmen och in i ändtarmen. Där diffunderar näringsämnen tillbaka till hemolymphen. Na+- och/eller K+-joner pumpas in i hemolymfen och vatten följer med. Det koncentrerade avfallet utsöndras sedan.

De finns vanligtvis i par och antalet tubuli varierar med insektsarten. Malpighianska tubuli är konvoluterade, vilket ökar deras yta, och de är fodrade med mikrovilli för reabsorption och upprätthållande av den osmotiska balansen. Malpighianska tubuli samarbetar med specialiserade körtlar i ändtarmsväggen. Kroppsvätska filtreras inte som i fallet med nefridier; urin produceras genom tubulära sekretionsmekanismer av de celler som kantar de malpighiska tubuli som badar i hemolymphe (en blandning av blod och interstitiell vätska som finns hos insekter och andra leddjur samt de flesta blötdjur). Metaboliska avfallsprodukter som urinsyra diffunderar fritt in i tubulerna. Det finns utbytespumpar i tubulerna som aktivt transporterar H+-joner in i cellen och K+- eller Na+-joner ut; vatten följer passivt med och bildar urin. Utsöndringen av joner förändrar det osmotiska trycket som drar in vatten, elektrolyter och kvävehaltigt avfall (urinsyra) i tubuli. Vatten och elektrolyter återabsorberas när dessa organismer ställs inför vattenfattiga miljöer, och urinsyra utsöndras som en tjock pasta eller ett pulver. Att inte lösa upp avfall i vatten hjälper dessa organismer att spara vatten; detta är särskilt viktigt för livet i torra miljöer.

Bidraga!

Förbättra den här sidanLär dig mer