Exkrece Definice
Exkrece je proces, kterým biologické organismy vylučují nebo odstraňují odpadní produkty vznikající při jejich metabolismu. Aby buňky přežily, musí provádět určité biochemické reakce, při nichž vznikají některé vedlejší produkty, které mohou být pro buňky toxické nebo smrtelné, pokud se nahromadí. Proces vylučování tyto odpadní látky shromažďuje a zbavuje je z buňky. U mnohobuněčných organismů se pak tyto odpady musí z těla vylučovat.
Exkrece je důležitou součástí osmoregulace neboli snahy organismu o kontrolu prostředí uvnitř jeho buněk. Osmoregulace je důležitá z řady důvodů, především proto, že biochemické reakce potřebné pro život vyžadují přesné podmínky. Bez správné kyselosti a koncentrace molekul by nemohly probíhat některé reakce, jako je syntéza DNA a tvorba ATP. Dále látky, jako je amoniak (vedlejší produkt rozkladu aminokyselin), mohou být pro buňky toxické.
Exkreci lze přirovnat k sekreci, procesu, při kterém jsou z buňky vylučovány feromony, hormony a další účinné látky. U procesu vylučování je účelem odstranění látek z buňky jednoduše to, že jde o látky odpadní a někdy i toxické. Při vylučování slouží samotné látky k účelu mimo buňku, například ke koordinaci růstu organismu nebo k přilákání partnera.
Všechny organismy mají nějaký způsob vylučování. Vylučování funguje prostřednictvím řady různých metod v závislosti na druhu. Jednobuněčné organismy mají často velmi jednoduché způsoby vylučování, které zahrnují vyhazování odpadních látek ven z buňky. Mnohobuněčné organismy musí vylučování řešit na několika frontách. Poté, co jednotlivé buňky vyloučí odpad, je odpad jednoduše uložen do tělní dutiny nebo krevní cévy. Odtud se musí vyloučené látky dostat ven z těla. Níže uvádíme několik příkladů vylučování u různých organismů.
Příklady vylučování
Vylučování u jednobuněčných organismů
U jednobuněčných organismů je vylučování poměrně jednoduché. Většina jednobuněčných organismů se živí procesem fagocytózy, při kterém se buněčná membrána ohne dovnitř a vytvoří se tak potravní váček. Tento obal vázaný na membránu se dostane do cytoplazmy buňky, kde se do něj dostanou trávicí enzymy. Jakmile je potrava strávena, zůstávají ve vezikulu pouze odpadní produkty. Většina buněk pak k odstranění tohoto odpadu používá proces exocytózy. Exocytóza je jednoduše opačný proces než fagocytóza, kdy se potravní váček spojí s buněčnou membránou a obsah je vyvržen na vnější stranu buňky.
Mnoho sladkovodních protist má také kontraktilní vakuolu. Tato vnitřní organela shromažďuje vodu proudící do buňky a vytlačuje ji ven stlačením vakuoly. Sladkovodní organismy jsou obvykle na rozdíl od mořských organismů hypertonické vůči svému prostředí. Musí sice udržovat vysokou hladinu rozpuštěných látek v porovnání s okolní vodou, ale to také způsobuje, že voda proudí do jejich buněk. Vylučování této vody jim zajišťuje udržení homeostázy.
Vylučování u živočichů
Ačkoli se vylučování na buněčné úrovni nutně nemění, většina mnohobuněčných organismů vyžaduje další způsoby vylučování. Některé malé mnohobuněčné organismy jednoduše vylučují látky přes kůži a umožňují jim, aby se časem rozptýlily. To funguje pouze u nejmenších a nejtenčích organismů. Většina živočichů však má specializované orgány a systémy určené výhradně k vylučování.
Všichni živočichové v procesu buněčného dýchání produkují vodu a oxid uhličitý jako vedlejší produkt. Dále všichni živočichové používají aminokyseliny k tvorbě a udržování své DNA a také k rozkladu aminokyselin na další buněčné produkty. Zatímco tyto látky lze z buněk snadno vyloučit, bez orgánů, které by je vylučovaly, se v těle zachycují. Oxid uhličitý, který existuje ve formě rozpuštěného plynu, může být vylučován z plic nebo žaber, jak organismus dýchá.
Voda a rozložené aminokyseliny musí být vylučovány jiným způsobem. K tomuto účelu má většina živočichů orgán nebo orgány s drobnými strukturami zvanými nefridie. Nefridie jsou drobné trubičky se specializovanými buňkami, které je obklopují. Když jsou tělesné tekutiny vtahovány do tubulů, procházejí různými oblastmi, které jsou osmoticky regulovány, aby z tekutin vytáhly odpadní produkty. U většiny mořských živočichů je hlavním odpadním produktem vytvářeným aminokyselinami amoniak. Protože je k dispozici dostatek vody, ryby a další mořské organismy jednoduše vyplavují amoniak ze svého systému pomocí velkého množství vody.
Tuto výhodu suchozemské organismy nemají. Pokud by tyto organismy produkovaly amoniak, došlo by k jejich dehydrataci při snaze všechen amoniak vyplavit. Proto mají suchozemské organismy často vyspělejší nefridie, umístěné ve složitějších orgánech. Většina suchozemských organismů má ledviny, v nichž se nacházejí nefridie, a také játra, která rovněž přispívají k filtraci tělesných tekutin. Suchozemští živočichové používají tyto výkonnější orgány ke koncentraci amoniaku buď na močovinu (savci), nebo na kyselinu močovou (ptáci a někteří plazi). Tyto způsoby lze skladovat déle, aniž by bylo potřeba tolik vody. Systém nefronů používaný živočichy k vylučování je vidět na obrázku níže.
Jiní živočichové mají odlišně vyvinuté metody vylučování. Například u hmyzu se vyvinul systém Malpighiových kanálků, který funguje podobně jako nefridie, ale v historii evoluce vznikl nezávisle. Tyto řady trubiček, které nejsou obsaženy v orgánu přijímajícím krev, jako je ledvina, se rozprostírají do tělní tekutiny po celém těle. Připojují se ke střevům, kde se ukládají odpadní exkrementy. Tento proces vylučování je jiný než u savců a dalších známých živočichů, ale plní stejnou funkci.
Vylučování u rostlin
Rostliny také procházejí procesem vylučování. Jednoduché, malé rostliny vylučují odpadní látky přes povrch svých buněk. Větší, cévnaté rostliny vyvinuly způsoby vylučování, které zahrnují list jako vylučovací orgán. U velkých cévnatých rostlin nemají vnitřní buňky rostliny přístup k vnějšímu prostředí. Stejně jako buňky živočichů vylučují své odpadní látky do vnitrobuněčných prostor. Rostlinné odpady se od živočišných poněkud liší tím, že hlavním plynným odpadním produktem je kyslík. Aby se rostliny zbavily tohoto kyslíku a přivedly čerstvý oxid uhličitý, spoléhají na řadu otvorů v listech, kterým se říká stoma. Níže je zobrazena mikroskopická stomie v otevřené poloze.
Těmito stomiemi lze odstraňovat odpadní produkty. V tomto procesu jsou také klíčové xylém a floém, tkáně v rostlinách, které umožňují transport vody, cukru a minerálních látek po rostlině. Když jsou stomy otevřené, dochází k výměně plynů a vylučování. Buňky z celé rostliny odhazují své odpadní látky do vody putující k listům, která je pak vyvržena ven stomií.