4141 Osmósustjórnun og útskilnaður

41.3 Útskilnaðarkerfi

Markmið

Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

Útskýra hvernig herpibólur í örverum starfa við útskilnað úrgangs
Lýsa því hvernig logafrumur og nýrnapíplur í ormum sinna útskilnaði og viðhalda osmósuefnajafnvægi
Útskýra hvernig skordýr nota Malpighískar píplur til að skilja út úrgang og viðhalda osmósuefnajafnvægi

Örverur og hryggleysingjar nota frumstæðari og einfaldari aðferðir til að losa sig við efnaskiptaúrgang en spendýr, sem nota nýru og þvagkerfi. Þrjú útskilnaðarkerfi þróuðust áður en flókin nýru komu fram: herpibólur, logafrumur og Malpighískar píplur.

Herpibólur í örverum

Grundvallareinkenni lífs er fruman. Með öðrum orðum er fruman einfaldasta starfseining lífs. Bakteríur eru einfruma dreifkjörnungar með einfaldari lífsferli en margar aðrar lífverur; dreifkjörnungar á borð við bakteríur hafa þó ekki himnubundnar safabólur. Frumur örvera, svo sem baktería, frumdýra og sveppa, eru umluktar frumuhimnum og nota þær til samskipta við umhverfið. Sumar frumur, þar á meðal sumar hvítfrumur manna, geta tekið upp fæðu með innfrumun, það er myndun bóla þegar frumuhimnan fellur inn í frumuna. Sömu bólur geta tengst innanfrumuumhverfinu og skipst á efnaskiptaefnum við það. Í sumum einfruma heilkjörnungum, svo sem amöbum á Mynd 41.9, er frumuúrgangi og umframvatni skilað út með útfrumun þegar herpibólur renna saman við frumuhimnuna og losa úrgang út í umhverfið. Ekki má rugla herpibólum saman við safabólur sem geyma fæðu eða vatn.

In this illustration, a cell extends a pseudopod to consume a food particle. The consumed particle is encapsulated in a vesicle. The vesicle fuses with a lysosome, and proteins inside the lysosome digest the food particle. After the food is digested, the vesicle fuses with the cell membrane, and undigested remains are excreted. — **Mynd 41.9.** Sumar einfruma lífverur, til dæmis amöbur, taka upp fæðu með innfrumun. Fæðusafabólan rennur saman við leysingarkorn sem meltir fæðuna. Úrgangi er skilað út með útfrumun.

Logafrumur í flatormum og nýrnapíplur í ormum

Þegar fjölfruma lífverur þróuðust og mynduðu líffærakerfi sem skiptu efnaskiptaþörfum líkamans á milli sín, þróuðust einstök líffæri til að sinna útskilnaði. Planaríur eru flatormar sem lifa í ferskvatni. Útskilnaðarkerfi þeirra er gert úr tveimur píplum sem tengjast mjög greinóttu rásakerfi. Frumurnar í píplunum kallast logafrumur, eða frumnýrungar, vegna þess að þær hafa bifháraþyrpingar sem líkjast flöktandi loga í smásjá, eins og sýnt er á Mynd 41.10a. Bifhárin knýja úrgangsefni niður píplurnar og út úr líkamanum um útskilnaðarop á yfirborði hans. Bifhárin draga einnig vatn úr millifrumuvökvanum og gera þannig síun mögulega. Verðmæt efnaskiptaefni eru endurheimt með endurupptöku. Logafrumur finnast í flatormum, meðal annars sníkjubandormum og frjálslifandi planaríum. Þær viðhalda einnig osmósuefnajafnvægi lífverunnar.

Illustration A shows a flame cell, which is bulb-shaped with cilia projecting from one end. The cilia form a point, like the tip of a paintbrush, inside a wide opening at the end of a tube cell. The tube cell narrows into a tubule, then widens into a body where the nucleus is located. The tubule continues past the cell body. Illustration B shows a cross section of an earthworm, which is segmented with walls separating each segment. The trumpet-like opening of a nephridium sticks out of the wall. Cilia surround the opening. Beyond the wall, the nephridium forms a tube that winds down to the ventral surface, where it connects with an opening to the exterior. Just above the opening the tube widens into a bladder. — **Mynd 41.10.** Í útskilnaðarkerfi (a) flatorma knýja bifhár logafrumna úrgang um píplu sem mynduð er af pípufrumu. Píplurnar tengjast greinóttum byggingum sem liggja að opum eftir endilöngum hliðum líkamans. Síuvökvanum er seytt út um þessi op. Í (b) liðormum, svo sem ánamöðkum, sía nýrnapíplur vökva úr líkamsholinu. Sláandi bifhár við op nýrnapíplunnar draga vatn úr líkamsholinu inn í píplu. Þegar síuvökvinn fer niður píplurnar eru næringarefni og önnur uppleyst efni endurupptekin af háræðum. Síaður vökvi sem inniheldur köfnunarefnisúrgang og önnur úrgangsefni er geymdur í blöðru og síðan seytt út um op á hlið líkamans.

Ánamaðkar, sem eru liðormar, hafa aðeins þróaðri útskilnaðarbyggingar sem kallast nýrnapíplur, eins og sýnt er á Mynd 41.10b. Eitt par nýrnapípla er í hverjum lið ánamaðksins. Þær líkjast logafrumum að því leyti að þær hafa píplu með bifhárum. Útskilnaður fer fram um op sem kallast nýrnapípluop. Nýrnapíplur eru þróaðri en logafrumur að því leyti að þær hafa kerfi fyrir endurupptöku í píplum með háræðaneti áður en úrgangi er skilað út.

Malpighískar píplur skordýra

Malpighískar píplur liggja við görn sumra liðdýrategunda, til dæmis býflugunnar á Mynd 41.11. Þær eru venjulega í pörum og fjöldi þeirra er breytilegur eftir skordýrategundum. Malpighískar píplur eru hlykkjóttar, sem eykur yfirborðsflatarmál þeirra, og þær eru klæddar örtotum sem sinna endurupptöku og viðhaldi osmósuefnajafnvægis. Malpighískar píplur vinna með sérhæfðum kirtlum í endaþarmsveggnum. Líkamsvökvar eru ekki síaðir eins og í nýrnapíplum; þvag myndast með pípluseyti í frumunum sem klæða Malpighísku píplurnar og baðast í hemolymfu, blöndu blóðs og millifrumuvökva sem finnst í skordýrum, öðrum liðdýrum og flestum lindýrum. Efnaskiptaúrgangur, svo sem þvagsýra, flæðir óhindrað inn í píplurnar. Skiptidælur í píplunum flytja H⁺-jónir með virkum hætti inn í frumuna og K⁺- eða Na⁺-jónir út; vatn fylgir óvirkt með og myndar þvag. Seyting jóna breytir osmótískum þrýstingi og dregur vatn, rafvaka og köfnunarefnisúrgang, einkum þvagsýru, inn í píplurnar. Vatn og rafvakar eru endurupptekin þegar þessar lífverur búa við vatnsskort, og þvagsýra er skilin út sem þykkt mauk eða duft. Með því að leysa úrgang ekki upp í vatni geta þessar lífverur sparað vatn, sem er sérstaklega mikilvægt fyrir líf í þurru umhverfi.

Illustration shows the digestive tract of a bee. Food enters the mouth, and then goes through the stomach to the intestine. The Malpighian tubules are wormlike protrusions that form a band around the intestine. After the intestine, food enters a bulge called the rectum, and exits through the anus. — **Mynd 41.11.** Malpighískar píplur skordýra og annarra landliðdýra fjarlægja köfnunarefnisúrgang og önnur uppleyst efni úr hemolymfunni. Na⁺- og/eða K⁺-jónir eru fluttar með virkum hætti inn í holrými píplanna. Vatn fer síðan inn í píplurnar með osmósu og myndar þvag. Þvagið fer um þarmana og inn í endaþarminn. Þar flæða næringarefni aftur út í hemolymfuna. Na⁺- og/eða K⁺-jónum er dælt út í hemolymfuna og vatn fylgir á eftir. Þykka úrgangsefninu er síðan skilað út.

Tenging við námsefni

Sjáðu krufðan kakkalakka, þar á meðal nærmynd af Malpighískum píplum hans, í þessu myndbandi.