Udskillelse Definition
Udskillelse er den proces, som biologiske organismer bruger til at uddrive eller fjerne de affaldsprodukter, der produceres af deres metabolisme. For at cellerne kan overleve, skal de udføre visse biokemiske reaktioner, og når disse reaktioner finder sted, dannes der nogle biprodukter, som kan være giftige eller dødelige for cellerne, hvis de får lov til at ophobe sig. Udskillelsesprocessen opsamler disse affaldsstoffer og fjerner dem fra cellen. I flercellede organismer skal disse affaldsstoffer derefter udskilles fra kroppen.
Udskillelse er en vigtig del af osmoreguleringen, eller en organismes forsøg på at kontrollere miljøet i dens celler. Osmoregulering er vigtig af en række årsager, hovedsagelig fordi de biokemiske reaktioner, der er nødvendige for at liv kan opstå, kræver præcise betingelser. Uden den rette surhedsgrad og koncentration af molekyler ville visse reaktioner som DNA-syntese og ATP-produktion ikke kunne finde sted. Endvidere kan stoffer som ammoniak (et biprodukt fra nedbrydningen af aminosyrer), være giftige for cellerne.
Exkretion kan sammenlignes med sekretion, den proces, hvorved feromoner, hormoner og andre aktive stoffer udskilles fra cellen. Ved udskillelsesprocessen er formålet med at fjerne stofferne fra cellen ganske enkelt, at stofferne er affald, og nogle gange giftige. Ved sekretion tjener stofferne i sig selv et formål uden for cellen, f.eks. at koordinere væksten i en organisme eller tiltrække en partner.
Alle organismer har en eller anden metode til udskillelse. Udskillelsen fungerer ved hjælp af en række forskellige metoder, afhængigt af arten. Encellede organismer har ofte meget enkle metoder til udskillelse, der indebærer, at affaldsstoffer dumpes uden for cellen. Flercellede organismer skal håndtere udskillelse på flere forskellige fronter. Når de enkelte celler har udvist deres affald, deponeres affaldet ganske enkelt i et kropshulrum eller et blodkar. Herfra skal de udskilte stoffer finde deres vej ud af kroppen. Nedenfor er der flere eksempler på udskillelse i forskellige organismer.
Eksempler på udskillelse
Udskillelse i encellede organismer
I encellede organismer er udskillelsen ganske enkel. De fleste encellede organismer ernærer sig ved hjælp af processen med fagocytose, hvor cellemembranen foldes indad for at skabe en fødeblære. Denne membranbundne pakke tages ind i cellens cytoplasma, hvor fordøjelsesenzymer indføres. Når maden er fordøjet, er det eneste, der er tilbage i vesiklen, de tilbageværende affaldsprodukter. De fleste celler bruger derefter exocytoseprocessen til at fjerne dette affald. Exocytose er simpelthen det omvendte af fagocytose, idet fødeblæren smelter sammen med cellemembranen, og indholdet smides ud på ydersiden af cellen.
Mange ferskvandsprotister har også en kontraktile vacuole. Denne indre organel opsamler det vand, der strømmer ind i cellen, og tvinger det ud ved at klemme vacuolen sammen. Ferskvandsorganismer er typisk i modsætning til marine organismer hypertoniske i forhold til deres omgivelser. Selv om de skal opretholde et højt niveau af opløste stoffer i forhold til vandet omkring dem, medfører dette også, at vandet strømmer ind i deres celler. Udskillelse af dette vand sikrer, at de opretholder homøostase.
Udskillelse hos dyr
Mens udskillelsen ikke nødvendigvis ændrer sig på celleniveau, har de fleste flercellede organismer brug for yderligere midler til udskillelse. Nogle små flercellede organismer udskiller simpelthen stoffer gennem deres hud, så de kan diffundere væk med tiden. Dette fungerer kun for de mindste og tyndeste organismer. De fleste dyr har imidlertid specialiserede organer og systemer, der udelukkende er beregnet til udskillelse.
Alle dyr producerer gennem celleåndingsprocessen vand og kuldioxid som et biprodukt. Endvidere bruger alle dyr aminosyrer til at opbygge og vedligeholde deres DNA samt til at nedbryde aminosyrer til andre cellulære produkter. Selv om disse stoffer let kan udskilles fra cellerne, bliver de fanget i kroppen, hvis der ikke er organer til at udskille dem. Kuldioxid, som findes i form af en opløst gas, kan udskilles gennem lungerne eller gællerne, når en organisme ånder.
Vand og de nedbrudte aminosyrer må udskilles på anden vis. Til dette formål har de fleste dyr et eller flere organer med små strukturer kaldet nephridier. Nephridier er bittesmå rør med specialiserede celler omkring dem. Når kropsvæsker trækkes ind i tubuli, bevæger de sig gennem forskellige områder, som er osmotisk reguleret for at trække affaldsprodukter ud af væskerne. I de fleste havdyr er det vigtigste affaldsprodukt, der dannes af aminosyrer, ammoniak. Fordi der er rigeligt med vand til rådighed, skyller fisk og andre marine organismer simpelthen ammoniakken ud af deres system ved hjælp af rigelige mængder vand.
Terrestriske organismer har ikke denne fordel. Hvis disse organismer producerede ammoniak, ville de blive dehydreret i forsøget på at skylle det hele ud. Jordiske organismer har derfor ofte mere avancerede nephridier, der er placeret i mere komplekse organer. De fleste jordiske organismer har en nyre, som huser nefridierne, samt en lever, som også bidrager til at filtrere kropsvæskerne. Landdyr bruger disse mere kraftfulde organer til at koncentrere ammoniakken til enten urinstof (pattedyr) eller urinsyre (fugle og nogle krybdyr). Disse metoder kan opbevares længere, uden at der er behov for så meget vand. Det nefronsystem, som dyrene bruger til udskillelse, kan ses på billedet nedenfor.
Sidst andre dyr har forskelligt udviklede metoder til udskillelse. Insekter har f.eks. udviklet det malpighiske tubulussystem, som fungerer på samme måde som nefridier, men som er opstået uafhængigt af hinanden i udviklingshistorien. Disse serier af tubuli, som ikke er indeholdt i et blodoptagende organ som f.eks. en nyre, strækker sig ud i kropsvæsken over hele kroppen. De er forbundet med tarmene, hvor de afsætter affaldsstoffer. Denne udskillelsesproces er anderledes end hos pattedyr og andre kendte dyr, men tjener den samme funktion.
Udskillelse hos planter
Planter gennemgår også en udskillelsesproces. Enkle, små planter udskiller affaldsstoffer over overfladen af deres celler. Større, vaskulære planter har udviklet metoder til udskillelse, som involverer bladet som udskillelsesorgan. Hos store karplanter har de indre celler i planten ingen adgang til det ydre miljø. Ligesom dyrenes celler udskiller de deres affaldsstoffer i de intracellulære rum. Planternes affaldsstoffer adskiller sig en smule fra dyrenes affaldsstoffer, idet ilt er det vigtigste gasformige affaldsprodukt. For at slippe af med denne ilt og få frisk kuldioxid ind, er planterne afhængige af en række åbninger i bladene, kaldet stomaer. En mikroskopisk stomi er afbildet nedenfor, vist i åben stilling.
Gennem disse stomaer kan affaldsprodukter fjernes. Afgørende i denne proces er også xylem og phloem, væv i planterne, som gør det muligt at transportere vand, sukker og mineraler rundt i planten. Når stomaerne er åbne, finder der gasudveksling og udskillelse sted. Cellerne fra hele planten smider deres affaldsstoffer i det vand, der rejser til bladene, og som derefter kastes ud gennem stomaet.