Utsöndring Definition
Utsöndring är den process som biologiska organismer använder för att driva ut eller eliminera de avfallsprodukter som produceras av deras metabolism. För att cellerna ska kunna överleva måste de utföra vissa biokemiska reaktioner, när dessa reaktioner äger rum bildas vissa biprodukter som kan vara giftiga eller dödliga för cellerna om de tillåts ackumuleras. Genom utsöndringsprocessen samlas dessa avfallsprodukter in och avlägsnas från cellen. I flercelliga organismer måste dessa avfallsprodukter sedan utsöndras från kroppen.
Exkretion är en viktig del av osmoregleringen, eller en organisms försök att kontrollera miljön i sina celler. Osmoreglering är viktig av flera skäl, främst för att de biokemiska reaktioner som krävs för att liv ska uppstå kräver exakta förhållanden. Utan rätt syrahalt och koncentration av molekyler skulle vissa reaktioner som DNA-syntes och ATP-produktion inte kunna ske. Vidare kan ämnen som ammoniak (en biprodukt från nedbrytningen av aminosyror), vara giftiga för celler.
Exkretion kan jämföras med sekretion, den process genom vilken feromoner, hormoner och andra aktiva ämnen utsöndras från cellen. Med utsöndringsprocessen är syftet med att avlägsna ämnena från cellen helt enkelt att ämnena är avfall och ibland giftiga. Vid utsöndring tjänar ämnena själva ett syfte utanför cellen, t.ex. att samordna tillväxten i en organism eller locka till sig en partner.
Alla organismer har någon metod för utsöndring. Utsöndringen fungerar genom ett antal olika metoder, beroende på arten. Encelliga organismer har ofta mycket enkla metoder för utsöndring, som innebär att avfallet dumpas utanför cellen. Flercelliga organismer måste hantera utsöndring på flera olika sätt. När enskilda celler har stött ut sitt avfall deponeras avfallet helt enkelt i en kroppshåla eller ett blodkärl. Härifrån måste de utsöndrade ämnena ta sig ut ur kroppen. Nedan finns flera exempel på utsöndring i olika organismer.
Exempel på utsöndring
Utsöndring i encelliga organismer
I encelliga organismer är utsöndringen ganska enkel. De flesta encelliga organismer livnär sig genom processen fagocytos, under vilken cellmembranet viks inåt för att skapa en matvesikel. Detta membranbundna paket tas in i cellens cytoplasma, där matsmältningsenzymer introduceras. När födan väl är smält är allt som återstår i vesikeln de avfallsprodukter som finns kvar. De flesta celler använder då processen exocytos för att avlägsna detta avfall. Exocytos är helt enkelt det omvända av fagocytos, i det avseendet att matvesikeln smälter samman med cellmembranet och innehållet dumpas på utsidan av cellen.
Många sötvattensprotister har också en kontraktilerande vakuole. Denna inre organell samlar upp det vatten som strömmar in i cellen och tvingar ut det genom att klämma ihop vakuolen. Sötvattensorganismer är, till skillnad från havsorganismer, hypertoniska i förhållande till sin omgivning. Samtidigt som de måste upprätthålla en hög nivå av lösta ämnen jämfört med vattnet runt omkring dem, gör detta också att vattnet strömmar in i deras celler. Genom att utsöndra detta vatten säkerställs att de upprätthåller homeostas.
Utsöndring hos djur
Men medan utsöndringen inte nödvändigtvis förändras på cellulär nivå behöver de flesta flercelliga organismer ytterligare sätt att utsöndra. Vissa små flercelliga organismer utsöndrar helt enkelt ämnen genom huden och låter dem diffundera bort med tiden. Detta fungerar endast för de minsta och tunnaste organismerna. De flesta djur har dock specialiserade organ och system som är utformade helt och hållet för utsöndring.
Alla djur producerar genom cellandningsprocessen vatten och koldioxid som en biprodukt. Vidare använder alla djur aminosyror för att bygga upp och underhålla sitt DNA samt för att bryta ner aminosyror till andra cellprodukter. Även om dessa ämnen lätt kan utsöndras från cellerna, fastnar de i kroppen utan organ som kan utsöndra dem. Koldioxid, som finns i form av en löst gas, kan utsöndras genom lungorna eller gälarna när en organism andas.
Vatten och de nedbrutna aminosyrorna måste utsöndras på annat sätt. För detta ändamål har de flesta djur ett organ eller organ med små strukturer som kallas nefridier. Nephridier är små rör med specialiserade celler som omger dem. När kroppsvätskor dras in i tubulerna passerar de genom olika områden som är osmotiskt reglerade för att dra ut avfallsprodukter från vätskorna. Hos de flesta marina djur är den viktigaste avfallsprodukten som skapas av aminosyror ammoniak. Eftersom det finns en riklig tillgång på vatten kan fiskar och andra marina organismer helt enkelt spola ammoniaken ur sina system med hjälp av rikliga mängder vatten.
Den här fördelen har inte jordlevande organismer. Om dessa organismer producerade ammoniak skulle de bli uttorkade om de försökte spola ut allt. Därför har landlevande organismer ofta mer avancerade nephridier som är inrymda i mer komplexa organ. De flesta landlevande organismer har en njure, som rymmer nefridierna, samt en lever som också bidrar till att filtrera kroppsvätskorna. Landlevande djur använder dessa mer kraftfulla organ för att koncentrera ammoniaken till antingen urea (däggdjur) eller urinsyra (fåglar och vissa reptiler). Dessa metoder kan lagras längre, utan att det behövs lika mycket vatten. Det nefronsystem som djuren använder för utsöndring kan ses i bilden nedan.
Såväl andra djur har annorlunda utvecklade metoder för utsöndring. Insekter har till exempel utvecklat det malpighiska tubulussystemet, som fungerar på samma sätt som nefridier, men som uppstod oberoende av varandra i utvecklingshistorien. Dessa serier av tubuli, som inte ingår i ett blodmottagande organ som en njure, sträcker sig ut i kroppsvätskan över hela kroppen. De ansluter till tarmarna, där de deponerar avfallsexkrementer. Denna utsöndringsprocess skiljer sig från däggdjur och andra kända djur, men fyller samma funktion.
Utsöndring hos växter
Plantor genomgår också en utsöndringsprocess. Enkla, små växter utsöndrar avfall över sina cellytor. Större, kärlväxter har utvecklat metoder för utsöndring som involverar bladet som utsöndringsorgan. I stora kärlväxter har växtens inre celler ingen tillgång till den yttre miljön. I likhet med djurens celler utsöndrar de sitt avfall i de intracellulära utrymmena. Växternas avfall skiljer sig något från djurens avfall genom att syre är den huvudsakliga gasformiga avfallsprodukten. För att göra sig av med detta syre och föra in ny koldioxid förlitar sig växterna på en rad öppningar i bladen, så kallade stoma. Ett mikroskopiskt stoma visas nedan, i öppet läge.
Genom dessa stoma kan avfallsprodukter elimineras. Avgörande i denna process är också xylem och floem, vävnader i växter som gör att vatten, socker och mineraler kan transporteras runt i växten. När stomin är öppna sker gasutbyte och utsöndring. Cellerna från hela växten dumpar sitt avfall i det vatten som färdas till bladen, som sedan kastas ut genom stomin.