Wydalanie Definicja
Wydalanie to proces, którego organizmy biologiczne używają do wydalania lub eliminowania produktów odpadowych wytwarzanych przez ich metabolizm. Aby komórki mogły przetrwać, muszą przeprowadzać pewne reakcje biochemiczne. W trakcie tych reakcji powstają pewne produkty uboczne, które mogą być toksyczne lub śmiertelne dla komórek, jeśli pozwolimy im się nagromadzić. Proces wydalania zbiera te odpady i pozbywa się ich z komórki. W organizmach wielokomórkowych, odpady te muszą być wydalane z organizmu.
Wydalanie jest ważną częścią osmoregulacji, lub próby organizmu w kontroli środowiska w jego komórkach. Osmoregulacja jest ważna z wielu powodów, głównie dlatego, że reakcje biochemiczne potrzebne do życia, aby wystąpić wymagają precyzyjnych warunków. Bez odpowiedniej kwasowości i stężenia cząsteczek, pewne reakcje, takie jak synteza DNA i produkcja ATP nie mogłyby zachodzić. Ponadto, substancje takie jak amoniak (produkt uboczny rozkładu aminokwasów), mogą być toksyczne dla komórek.
Wydalanie można porównać do sekrecji, proces, w którym feromony, hormony i inne substancje czynne są wydzielane z komórki. Z procesu wydalania, celem usunięcia substancji z komórki jest po prostu dlatego, że substancje są odpadami, a czasem toksyczne. Z wydzielania, substancje same służyć cel poza komórką, takich jak koordynowanie wzrostu w organizmie lub przyciąganie mate.
Wszystkie organizmy mają jakąś metodę wydalania. Wydalanie działa poprzez szereg różnych metod, w zależności od gatunku. Organizmy jednokomórkowe często mają bardzo proste metody wydalania, polegające na wyrzucaniu odpadów na zewnątrz komórki. Organizmy wielokomórkowe muszą sobie radzić z wydalaniem na wielu frontach. Po tym, jak poszczególne komórki wydalą swoje odpady, są one po prostu składane w jamie ciała lub w naczyniu krwionośnym. Stamtąd wydalone substancje muszą wydostać się z organizmu. Poniżej znajduje się kilka przykładów wydalania w różnych organizmach.
Przykłady wydalania
Wydalanie w organizmach jednokomórkowych
W organizmach jednokomórkowych wydalanie jest dość proste. Większość organizmów jednokomórkowych odżywia się poprzez proces fagocytozy, podczas którego błona komórkowa jest zagięta do wewnątrz, tworząc pęcherzyk pokarmowy. Ten związany z błoną pakiet jest przenoszony do cytoplazmy komórki, gdzie wprowadzane są enzymy trawienne. Po strawieniu pokarmu w pęcherzyku pozostają jedynie resztki produktów przemiany materii. Większość komórek wykorzystuje wtedy proces egzocytozy, aby usunąć te odpady. Egzocytoza jest po prostu procesem odwrotnym do fagocytozy, polegającym na tym, że pęcherzyk pokarmowy łączy się z błoną komórkową, a jego zawartość jest wyrzucana na zewnątrz komórki.
Wielu protistów słodkowodnych posiada również wakuolę kurczliwą. Ta wewnętrzna organella zbiera wodę wpływającą do komórki i wypycha ją na zewnątrz przez ściśnięcie wakuoli. Organizmy słodkowodne, zazwyczaj w przeciwieństwie do organizmów morskich, są hipertoniczne w stosunku do swojego środowiska. Muszą one utrzymywać wysoki poziom substancji rozpuszczonych w porównaniu z otaczającą je wodą, co powoduje również napływ wody do ich komórek. Wydalanie tej wody zapewnia im utrzymanie homeostazy.
Ekrecja u zwierząt
While wydalanie nie zmienia się na poziomie komórkowym koniecznie, większość organizmów wielokomórkowych wymaga dodatkowych środków wydalania. Niektóre małe organizmy wielokomórkowe po prostu wydalają substancje przez skórę, pozwalając im się rozproszyć w czasie. Działa to tylko w przypadku najmniejszych i najcieńszych organizmów. Większość zwierząt, jednak mają wyspecjalizowane narządy i systemy zaprojektowane całkowicie do excretion.
Wszystkie zwierzęta, poprzez proces oddychania komórkowego, produkują wodę i dwutlenek węgla jako produkt uboczny. Ponadto, wszystkie zwierzęta używają aminokwasów do budowy i utrzymania ich DNA, jak również rozbijania aminokwasów na inne produkty komórkowe. Podczas gdy te substancje mogą być łatwo wydalone z komórek, zostają one uwięzione wewnątrz ciała bez narządów, które mogłyby je wydalić. Dwutlenek węgla, który istnieje w postaci rozpuszczonego gazu, może być wydalany z płuc lub skrzeli, jak organizm respires.
Woda i rozbite aminokwasy muszą być wydalane w inny sposób. W tym celu większość zwierząt ma narząd lub narządy z maleńkimi strukturami zwanymi nefridiami. Nefridia to maleńkie kanaliki z otaczającymi je wyspecjalizowanymi komórkami. Gdy płyny ustrojowe są wciągane do kanalików, przechodzą przez różne obszary, które są regulowane osmotycznie, aby wyciągnąć produkty odpadowe z płynów. U większości zwierząt morskich, głównym produktem odpadowym wytwarzanym przez aminokwasy jest amoniak. Ponieważ istnieje duża dostępność wody, ryby i inne organizmy morskie po prostu spłukują amoniak z ich systemów, używając dużej ilości wody.
Organizmy lądowe nie mają tej przewagi. Gdyby te organizmy produkowały amoniak, odwodniłyby się, próbując go wypłukać. Dlatego organizmy lądowe często mają bardziej zaawansowane nefrydia, umieszczone w bardziej złożonych organach. Większość organizmów lądowych ma nerki, w których znajdują się nefrydia, a także wątrobę, która również przyczynia się do filtrowania płynów ustrojowych. Zwierzęta lądowe, używają tych potężniejszych narządów do koncentracji amoniaku w mocznik (ssaki) lub kwas moczowy (ptaki i niektóre gady). Te metody mogą być przechowywane dłużej, bez potrzeby zużywania tak dużej ilości wody. System nefronów używanych przez zwierzęta do wydalania można zobaczyć na obrazku poniżej.
Still inne zwierzęta mają inaczej wyewoluowane metody wydalania. Owady, na przykład, rozwinęły system kanalików Malpighiana, który działa podobnie do nefrydiów, ale powstał niezależnie w historii ewolucji. Te serie kanalików, które nie są zawarte w narządzie odbierającym krew, takim jak nerka, rozciągają się w płynie ustrojowym na całym ciele. Dołączają one do jelit, gdzie składają odpady ekskrementów. Ten proces wydalania jest inny niż ssaków i innych znanych zwierząt, ale służy tej samej funkcji.
Wydalanie u roślin
Rośliny również przechodzą proces wydalania. Proste, małe rośliny wydalają odpady przez powierzchnie swoich komórek. Większe, naczyniowe rośliny rozwinęły metody wydalania, które obejmują liść jako organ wydalniczy. U dużych roślin naczyniowych, wewnętrzne komórki rośliny nie mają dostępu do środowiska zewnętrznego. Podobnie jak komórki zwierząt, wydzielają one swoje odpady do przestrzeni wewnątrzkomórkowych. Odpady roślinne różnią się nieco od zwierzęcych tym, że głównym gazowym produktem odpadowym jest tlen. Aby pozbyć się tego tlenu i wprowadzić świeży dwutlenek węgla, rośliny korzystają z serii otworów w liściach, zwanych stomiami. Mikroskopijna stomia jest przedstawiona poniżej, pokazana w pozycji otwartej.
Przez te stomie produkty odpadowe mogą być wyeliminowane. Kluczowe w tym procesie są również ksylem i łyko, tkanki w roślinach, które umożliwiają transport wody, cukru i minerałów wokół rośliny. Kiedy stomia jest otwarta, odbywa się wymiana gazowa i wydalanie. Komórki z całej rośliny zrzucają swoje odpady do wody podróżującej do liści, która jest następnie wyrzucana przez stomię.