kiválasztás definíció
A kiválás az a folyamat, amellyel a biológiai szervezetek az anyagcseréjük során keletkezett salakanyagokat kiűzik vagy eltávolítják. Ahhoz, hogy a sejtek életben maradjanak, bizonyos biokémiai reakciókat kell végrehajtaniuk, miközben ezek a reakciók lezajlanak, bizonyos melléktermékek keletkeznek, amelyek mérgezőek vagy halálosak lehetnek a sejtek számára, ha hagyják, hogy felhalmozódjanak. A kiválasztás folyamata összegyűjti ezeket a hulladékokat, és eltávolítja őket a sejtből. A többsejtű szervezetekben ezeket a hulladékokat ki kell üríteni a szervezetből.
Az exkréció fontos része az ozmoregulációnak, vagyis annak, hogy a szervezet megpróbálja szabályozni a sejtjeiben lévő környezetet. Az ozmoreguláció több okból is fontos, főként azért, mert az élethez szükséges biokémiai reakciók pontos körülményeket igényelnek. A molekulák megfelelő savassága és koncentrációja nélkül bizonyos reakciók, például a DNS-szintézis és az ATP-termelés nem mehetnek végbe. Továbbá az olyan anyagok, mint az ammónia (az aminosavak lebontásának mellékterméke), mérgezőek lehetnek a sejtek számára.
A kiválasztás a szekrécióhoz hasonlítható, ahhoz a folyamathoz, amelynek során a feromonok, hormonok és más hatóanyagok kiválasztódnak a sejtből. A kiválasztás folyamatánál az anyagok sejtből való eltávolításának célja egyszerűen az, hogy az anyagok hulladékok, és néha mérgezőek. A kiválasztásnál maguk az anyagok a sejten kívüli célt szolgálnak, például a szervezet növekedésének koordinálását vagy a párzás vonzását.
Minden élőlény rendelkezik valamilyen kiválasztási módszerrel. A kiválasztás a fajtól függően számos különböző módszerrel működik. Az egysejtű élőlények gyakran nagyon egyszerű kiválasztási módszerekkel rendelkeznek, amelyek a hulladékoknak a sejten kívülre történő ürítésével járnak. A többsejtű szervezeteknek több fronton is meg kell oldaniuk a kiválasztást. Miután az egyes sejtek kiürítették a hulladékukat, a hulladék egyszerűen egy testüregbe vagy vérérbe kerül. Innen a kiválasztódott anyagoknak utat kell találniuk a szervezetből kifelé. Az alábbiakban számos példát mutatunk be a kiválasztásra különböző szervezetekben.
Példák a kiválasztásra
A kiválasztás egysejtű szervezetekben
Egysejtű szervezetekben a kiválasztás meglehetősen egyszerű. A legtöbb egysejtű élőlény a táplálkozás a fagocitózis folyamatán keresztül történik, amelynek során a sejtmembrán befelé hajtódik, hogy táplálékhólyagot hozzon létre. Ez a membránhoz kötött csomag a sejt citoplazmájába kerül, ahol emésztőenzimek kerülnek be. Miután a táplálék megemésztődött, a vezikulában csak a visszamaradt salakanyagok maradnak. A legtöbb sejt ezt követően az exocitózis folyamatát alkalmazza e hulladék eltávolítására. Az exocitózis egyszerűen a fagocitózis fordítottja, amennyiben a táplálékhólyag összeolvad a sejtmembránnal, és tartalma a sejten kívülre kerül.
Sok édesvízi őslénynek is van összehúzódó vakuólusa. Ez a belső szervecske összegyűjti a sejtbe áramló vizet, és a vakuólus összenyomásával kipréseli azt. Az édesvízi élőlények a tengeri élőlényekkel ellentétben jellemzően hipertóniásak a környezetükhöz képest. Miközben az őket körülvevő vízhez képest magas szinten kell tartaniuk az oldott anyagokat, ez egyben azt is okozza, hogy a víz a sejtjeikbe áramlik. Ennek a víznek a kiválasztása biztosítja számukra a homeosztázis fenntartását.
A kiválasztás az állatokban
Míg a kiválasztás sejtszinten nem feltétlenül változik, a legtöbb többsejtű szervezetnek további kiválasztási eszközökre van szüksége. Néhány kis többsejtű élőlény egyszerűen a bőrén keresztül választja ki az anyagokat, így azok idővel elszivárognak. Ez csak a legkisebb és legvékonyabb szervezetek esetében működik. A legtöbb állatnak azonban speciális szervei és rendszerei vannak, amelyeket teljes egészében a kiválasztásra terveztek.
A sejtlégzés folyamatán keresztül minden állat melléktermékként vizet és szén-dioxidot termel. Továbbá minden állat aminosavakat használ a DNS felépítéséhez és fenntartásához, valamint az aminosavak más sejtszintű termékekké történő lebontásához. Bár ezek az anyagok könnyen kiüríthetők a sejtekből, a kiválasztásukra szolgáló szervek nélkül a szervezetben rekednek. A szén-dioxid, amely oldott gáz formájában létezik, a tüdőn vagy a kopoltyúkon keresztül ürülhet ki, ahogy a szervezet lélegzik.
A vizet és a lebontott aminosavakat más módon kell kiválasztani. Erre a célra a legtöbb állatnak van egy vagy több, apró szerkezetű szerve, az úgynevezett nephridia. A nefrídiumok apró csövek, amelyeket specializált sejtek vesznek körül. Ahogy a testnedvek a tubulusokba kerülnek, különböző területeken haladnak keresztül, amelyek ozmotikusan szabályozottak, hogy a folyadékokból kivonják a salakanyagokat. A legtöbb tengeri állatban az aminosavak által létrehozott fő salakanyag az ammónia. Mivel bőséges víz áll rendelkezésre, a halak és más tengeri élőlények bőséges mennyiségű vízzel egyszerűen kiöblítik az ammóniát a szervezetükből.
A szárazföldi élőlények nem rendelkeznek ezzel az előnnyel. Ha ezek az organizmusok ammóniát termelnének, kiszáradnának, ha megpróbálnák mindezt kiöblíteni. Ezért a szárazföldi élőlények gyakran fejlettebb nephridiákkal rendelkeznek, amelyek összetettebb szervekben vannak elhelyezve. A legtöbb szárazföldi élőlénynek van veséje, amely a nephridiumoknak ad otthont, valamint mája, amely szintén hozzájárul a testnedvek szűréséhez. A szárazföldi állatok ezeket a nagyobb teljesítményű szerveket arra használják, hogy az ammóniát karbamiddá (emlősök) vagy húgysavvá (madarak és néhány hüllő) koncentrálják. Ezek a módszerek hosszabb ideig tárolhatók, anélkül, hogy annyi vízre lenne szükségük. Az állatok által a kiválasztáshoz használt nefronrendszer az alábbi képen látható.
Még más állatoknak másképp kialakult kiválasztási módszereik vannak. A rovarok például kifejlesztették a Malpighian-tubulus rendszert, amely a nephridiákhoz hasonlóan működik, de az evolúció történetében ettől függetlenül alakult ki. Ezek a tubulusok sorozata, amelyek nem egy olyan vérfelvevő szervben, mint a vese, találhatóak, az egész testben a testfolyadékba nyúlnak. A belekhez csatlakoznak, ahol lerakják a salakanyagokat. Ez a kiválasztási folyamat különbözik az emlősöktől és más ismert állatoktól, de ugyanazt a funkciót szolgálja.
A kiválasztás a növényekben
A növényekben is végbemegy a kiválasztás folyamata. Az egyszerű, kisméretű növények a sejtjeik felszínén keresztül választanak ki hulladékot. A nagyobb, éreres növények olyan kiválasztási módszereket fejlesztettek ki, amelyek a levelet mint kiválasztó szervet vonják be. A nagy érrendszeri növényeknél a növény belső sejtjei nem férnek hozzá a külső környezethez. Az állatok sejtjeihez hasonlóan az intracelluláris terekbe választják ki salakanyagukat. A növényi hulladékok némileg eltérnek az állati hulladékoktól abban, hogy az oxigén a fő gáznemű hulladéktermék. Ahhoz, hogy megszabaduljanak ettől az oxigéntől, és friss szén-dioxidot juttassanak be, a növények a leveleken található nyílások, az úgynevezett sztómák segítségével jutnak be. Az alábbi képen egy mikroszkopikus sztómát láthatunk nyitott állapotban.
Ezeken a sztómákon keresztül távoznak a salakanyagok. Ebben a folyamatban szintén kulcsfontosságúak a xilém és a floem, a növényeken belüli szövetek, amelyek lehetővé teszik a víz, a cukor és az ásványi anyagok szállítását a növényben. Amikor a sztómák nyitva vannak, gázcsere és kiválasztás történik. A növény egészéből származó sejtek a levelek felé vándorló vízbe ürítik a hulladékukat, amely aztán a sztómán keresztül távozik.