Išskyrimas (biologija): medžiagų apykaitos atliekų šalinimas ir mechanizmai

Išskyrimas yra viena iš pagrindinių gyvybės funkcijų. Tai procesas, kurio metu pašalinamos medžiagų apykaitos atliekos ir kitos nenaudingos medžiagos. Tai esminis visų gyvybės formų procesas. Jis skiriasi nuo sekrecijos, kai medžiaga, palikusi ląstelę, gali atlikti konkrečias užduotis.

Vienaląsčių organizmų atliekos šalinamos tiesiai per ląstelės paviršių. Daugialąsčiai organizmai naudoja sudėtingesnius metodus. Aukštesnieji augalai dujas šalina per lapų paviršiuje esančias stomatas. Gyvūnai turi specialius šalinimo organus.

Ką pašalina organizmai?

Amoniakas, šlapalas ir šlapimo rūgštis – pagrindinės azoto atliekos. Vandens bestuburiai ir žuvys dažnai šalina amoniaką; sausumos gyvūnai – šlapalą arba šlapimo rūgštį, priklausomai nuo evoliucijos ir vandens sąlygų.
Anglies dioksidas (CO2) – kvėpavimo produktas, pašalinamas per kvėpavimo sistemas (žmogui — plaučius, augalams — stomatas ir žievės poros).
Toksinai ir medžiagų apykaitos šalutiniai produktai – kepenys juos transformuoja ir išskiria su tulžimi arba perduoda inkstams šalinimui.
Perteklinis vanduo, druskos ir mikroelementai – reguliuojami kartu su pašalinamomis atliekomis per inkstus, odą ir kitas sistemas (osmoreguliacija).

Išskyrimo mechanizmai ir organai

Vienaląsčiai organizmai: difuzija per membraną arba specialios organelės, pavyzdžiui, kontraktilinės vakuolės (Paramecium), kurios išstumia perteklinį vandenį ir tirpias atliekas.

Augalai: dauguma dujų (CO2 ir O2) mainų vyksta per stomatas. Kietmedžiai turi lenticeles, per kurias gali vykti dujų mainai ir tam tikrų medžiagų išskyrimas. Kai kurie metabolitai gali būti kaupiami specialiose vietose (pvz., lapų liaukose) ir vėliau pašalinami su nukritusiais lapais arba išgarinami.

Gyvūnai: naudoja įvairias sistemas:

Plaučiai — CO2 ir vandens garų pašalinimas (kvėpavimas).
Inkstai — pagrindinis skysčių ir azoto šalinimas žinduoliams; inkstų struktūrinis ir funkcionalus vienetas yra nefronas (glomerulė, Bowmano kapsulė, artimasis kanalėlis, Henlės kilpa, tolimesnis kanalėlis, surinkimo vamzdelis).
Oda — prakaito liaukos šalina vandenį, druskas ir mažus metabolitus; prakaitavimas taip pat dalyvauja termoreguliacijoje.
Kepenys ir tulžis — metabolitų transformacija ir įvedimas į tulžį (pvz., hemoglobino skaidymo produktai); dalis medžiagų pašalinama per žarnyną.
Specializuoti organai bestuburiams — nefridijos (žiurkių, kirmėlių tipo organizmai), Malpighio vamzdeliai (daugelis vabzdžių) ir kt.

Inksto funkcijos ir procesai

Filtravimas: kraujo plazma filtruoja per glomerulę į Bowmano kapsulę; didelės molekulės (baltymai, ląstelės) lieka kraujyje.
Reabsorbcija: daug filtrato komponentų (vanduo, gliukozė, aminorūgštys, jonai) grąžinami į kraują aktyviu ir pasyviu transportu.
Selektyvus sekrecija: tam tikros medžiagos (amoniakas, vaistų metabolitai, jonai) aktyviai išskiriamos iš kraujo į kanalėlius.
Koncentravimas: Henlės kilpa ir priešpriešinio srauto mechanizmas leidžia inkstams susitelkti šlapimui ir reguliuoti kūno skysčių osmolalumą.

Hormoninė kontrolė

Inkstų veiklą reguliuoja hormonai, pvz., antidiuretinis hormonas (ADH, vazopresinas), kuris didina vandens reabsorbciją surinkimo vamzdeliuose, ir aldosteronas, reguliuojantis natrio reabsorbciją ir kalio šalinimą. Šie mechanizmai svarbūs kraujo tūrio, kraujospūdžio ir jonų pusiausvyrai palaikyti.

Skirtumas tarp išskyrimo ir sekrecijos

Nors abu terminai susiję su medžiagų išvežimu iš ląstelės ar organizmo, išskyrimas reiškia atliekų ir nereikalingų medžiagų šalinimą iš organizmo, o sekrecija — naudingų junginių išskyrimą, kurie atlieka tam tikrą funkciją (hormonai, virškinimo fermentai ir kt.).

Ekologinė ir medicininė reikšmė

Išskyrimas palaiko homeostazę — stabilias vidaus sąlygas (pH, elektrolitų koncentracija, skysčių kiekis).
Inkstų nepakankamumas, dehidratacija ar toksinų perteklius sutrikdo organizmo funkcijas; gydymas gali apimti diuretikų vartojimą, dializę ar transplantaciją.
Išskyrimo ypatumai turi ekologinį poveikį — pavyzdžiui, amoniako šalinimas vandenyje gali paveikti aplinkos azoto ciklą.

Santrauka

Išskyrimas yra būtinas procesas, leidžiantis organizmams pašalinti metabolines atliekas, reguliuoti skysčių ir jonų balansą bei palaikyti vidaus aplinkos stabilumą. Mechanizmai skiriasi nuo paprastos difuzijos vienaląsčiuose iki sudėtingų inkstų ir kepenų sistemų aukštesniuose organizmuose, o hormoninė kontrolė ir adaptacijos prie aplinkos sąlygų užtikrina efektyvų atliekų pašalinimą.

Žinduolių išsiskyrimas

Žinduolių ekskrecija - tai šlapimo susidarymas inkstuose ir anglies dioksido išmetimas iš plaučių. Šios atliekos šalinamos atitinkamai šlapinantis ir iškvepiant. Jei organizme nevyksta ekskrecija, kaupiasi atliekos, kurios galiausiai pražudo organizmą.

Be to, per išangę šalinamos maisto atliekos. Kitos medžiagos išsiskiria į tulžį, o paskui pasišalina su išmatomis. Oda ir plaučiai taip pat atlieka išskyrimo funkcijas: oda prakaituodama pašalina medžiagų apykaitos atliekas, pavyzdžiui, karbamidą ir pieno rūgštį,^p395 , o plaučiai - anglies dioksidą.

Kai kurie terminai

Mukociliarinė ekskrecija - tai kvėpavimo sistemos gleivių išsiskyrimas. Cilijos valo smulkiuosius kanalus, o kosulys šalina skreplius.
Tulžies išsiskyrimas per tulžies lataką patenka į dvylikapirštę žarną ir pašalinamas su išmatomis.
Prakaitavimas - tai druskų ir vandens išsiskyrimas iš organizmo, nors pagrindinis jo tikslas - vėsinti kūną.

Kiti stuburiniai

Vandens gyvūnai paprastai išskiria amoniaką tiesiai į vandenį, nes šis junginys yra tirpus, o vandens yra pakankamai, kad jį būtų galima praskiesti. Sausumos gyvūnų amoniako tipo junginiai virsta kitomis azotinėmis medžiagomis, nes aplinkoje yra mažiau vandens, o pats amoniakas yra toksiškas.

Ropliai ir paukščiai azotines atliekas išskiria kaip šlapimo rūgštį baltos pastos pavidalu. Tai leidžia efektyviai sulaikyti vandenį ir jis lengviau kaupiasi kiaušinyje. Ir šlapimo rūgštis, ir išmatos pašalinamos per bendrą angą, vadinamą kloaka. Jų atliekos paprastai būna dviejų spalvų: iš dalies baltos (šlapimo rūgštis) ir žalios arba juodos (organinės atliekos).

Daugelis paukščių rūšių, ypač jūros paukščiai, taip pat gali išskirti druską per specializuotas nosies druskos liaukas, o druskos tirpalas išeina pro snape esančias šnerves.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra ekskrecija?

A: Ekskrecija - tai medžiagų apykaitos atliekų ir kitų nenaudingų medžiagų šalinimo procesas.

K: Kodėl išsiskyrimas yra būtinas visoms gyvybės formoms?

A: Išskyrimas yra būtinas visoms gyvybės formoms, nes atliekos ir nenaudingos medžiagos gali būti kenksmingos ir turi būti pašalintos, kad būtų išsaugota sveikata.

K: Kuo skiriasi ekskrecija nuo sekrecijos?

A: Išskyrimas nuo sekrecijos skiriasi tuo, kad sekrecijoje esančios medžiagos, palikusios ląstelę, gali atlikti specifinę užduotį, o ekskrecijoje pašalinamos atliekos.

K: Kaip vienaląsčiai organizmai šalina atliekas?

A: Vienaląsčiai organizmai šalina atliekas išmesdami jas tiesiai per ląstelės paviršių.

K: Kaip aukštesnieji augalai šalina dujas?

A: Aukštesnieji augalai dujas šalina išleisdami jas per lapų paviršiuje esančias stomatas.

K: Ar daugialąsčiai organizmai naudoja sudėtingus atliekų šalinimo būdus?

Atsakymas: Taip, daugialąsčiai organizmai, palyginti su vienaląsčiais, naudoja sudėtingesnius atliekų šalinimo būdus.

K: Ar gyvūnai turi specialius šalinimo organus?

A: Taip, gyvūnai turi specialius išskyrimo organus atliekoms šalinti.