Het handhaven van een normaal niveau van metabolisme in het lichaam, homeostase genaamd, wordt uitgevoerd met behulp van neuro-humorale regulatie van de processen van ademhaling, spijsvertering, bloedcirculatie, uitscheiding en reproductie. Dit artikel gaat in op het systeem van uitscheidingsorganen van mensen en dieren, hun structuur en functies, evenals hun betekenis in de metabolische reacties van levende organismen.
Biologische betekenis van uitscheidingsorganen
Als gevolg van het metabolisme dat plaatsvindt in elke cel van een levend organisme, hopen zich een grote hoeveelheid giftige stoffen op: koolstofdioxide, ammoniak, zouten. Om ze te verwijderen, is een systeem nodig dat gifstoffen in de externe omgeving verwijdert. De structuur en functies van de organen van het uitscheidingssysteem worden bestudeerd door anatomie en fysiologie.
Voor de eerste keer verschijnt een afzonderlijk uitscheidingsorgaan bij ongewervelde dieren met bilaterale symmetrie. De wanden van hun lichaam bestaan uit drie lagen: exomeso- en endoderm. Voor dergelijke organismenomvatten platwormen en rondwormen, en het uitscheidingssysteem zelf wordt weergegeven door protonephridia.
Hoe de uitscheidingsorganen werken bij platwormen en nematoden
Protonefridia zijn een systeem van buisvormige formaties die zich uitstrekken vanaf het belangrijkste longitudinale kanaal. Ze worden gevormd uit de buitenste kiemlaag - het exoderm. Toxines en overtollige ionen worden via de poriën naar het oppervlak van het lichaam van wormen verwijderd.
Het binnenste uiteinde van de protonefridia is voorzien van een groep processen - cilia of flagella. Hun golvende bewegingen vermengen de intercellulaire vloeistof, wat de filtratiefuncties van de uitscheidingskanalen verbetert.
Progressieve complicaties van uitscheidingsorganen in ringwormen
Ringen, bijvoorbeeld regenworm, nereis, zandworm, verwijderen stofwisselingsproducten uit hun lichaam met behulp van metanefridia - de uitscheidingsorganen van wormen. Ze hebben de vorm van buisjes, waarvan het ene uiteinde leukoïd is uitgezet en is uitgerust met trilhaartjes, en het andere uiteinde naar het omhulsel van het dier gaat en een gat heeft - een porie. De complicatie van uitscheidingsorganen bij regenwormen wordt verklaard door het verschijnen van een secundaire lichaamsholte - het coelom.
Kenmerken van de structuur en functie van Malpighische vaten
In vertegenwoordigers van het type geleedpotigen heeft het uitscheidingsorgaan de vorm van vertakte tubuli, waarin opgeloste stofwisselingsproducten en overtollig water worden geabsorbeerd uit de hemolymfe - intracavitaire vloeistof. Ze worden malpighische vaten genoemd en zijn kenmerkend voor vertegenwoordigers van de klassen van spinachtigen en insecten. In het laatste, behalve voor excretietubuli, er is nog een ander orgaan - het vetlichaam, waarin metabolische producten zich ophopen. Malpighische vaten, waarin giftige stoffen zijn binnengekomen, stromen naar de achterste darm. Van daaruit worden de stofwisselingsproducten via de anus uitgescheiden.
Het uitscheidingsorgaan in schaaldieren - rivierkreeften, kreeften, langoesten - wordt vertegenwoordigd door groene klieren, die gemodificeerde metanefridia zijn. Ze bevinden zich op het kopborststuk van het dier, achter de basis van de antennes. Onder de groene klieren in schaaldieren bevindt zich de blaas, die opent met een uitscheidingsporie.
Uitscheidingsorgaan in vissen
Bij vertegenwoordigers van de klasse van beenvissen is er een verdere complicatie van het uitscheidingssysteem. Het heeft het uiterlijk van donkerrode lintachtige lichamen - rompnieren die zich boven de zwemblaas bevinden. Van elk van hen vertrekt de urineleider, waardoor urine in de blaas stroomt, en van daaruit - in de urogenitale opening. Bij vertegenwoordigers van de klasse van kraakbeenvissen (haaien, roggen) stromen de urineleiders in de cloaca en is de blaas afwezig.
Op basis van de structuur van het uitscheidingssysteem zijn alle beenvissen verdeeld in drie groepen: vissen die in zoet water leven, in zout water en een groep zogenaamde anadrome vissen die in zowel zout als zoet water leven vanwege de kenmerken van paaien.
Zoetwatervissen (baars, kroeskarper, karper, brasem) worden, om overmatige wateropname in hun lichaam te voorkomen, gedwongen een grote hoeveelheid vocht te verwijderen via de niertubuli en Malpighian glomeruli van de nieren. Dus karper geeft tot 120 ml water per 1 kg afzijn massa en meerval - tot 380-400 ml. Om te voorkomen dat het lichaam een zouttekort krijgt, werken de kieuwen van zoetwatervissen als pompen die natrium- en chloorionen uit het water pompen. Het leven in zee - kabeljauw, bot, makreel - lijdt daarentegen aan een gebrek aan water in het lichaam. Om uitdroging te voorkomen en de normale osmotische druk in het lichaam te behouden, worden ze gedwongen zeewater te drinken, dat, gefilterd in de nieren, vrij is van zout. Overtollig natriumchloride wordt geëlimineerd via de kieuwen en uitwerpselen.
Bij anadrome vissen, zoals de Europese paling, is er een "omschakeling" in de manier waarop osmoregulatie wordt uitgevoerd door de nieren en kieuwen, afhankelijk van het water waarin ze zich bevinden.
Uitscheidingssysteem voor amfibieën
Als koelbloedige bewoners van het terrestrisch-aquatische milieu verwijderen amfibieën, net als vissen, schadelijke stofwisselingsproducten via de blote huid en rompnieren. Bij kikkers, salamanders en de Ceylon-vissenslang wordt het uitscheidingsorgaan vertegenwoordigd door gepaarde nieren aan beide zijden van de wervelkolom, met urineleiders die zich van hen uitstrekken en in de cloaca stromen. Gedeeltelijk worden gasvormige stofwisselingsproducten daaruit verwijderd via segmenten van de longen, die samen met de huid een uitscheidingsfunctie vervullen.
Bekkennieren zijn de belangrijkste uitscheidingsorganen van vogels en zoogdieren
In het proces van evolutionaire ontwikkeling worden de rompnieren gemodificeerd tot een meer progressieve vorm van het uitscheidingsorgaan - de bekkennieren. Ze bevinden zich diep in de bekkenholte, bijna naast de cloaca bij reptielen en vogels,en in de buurt van de geslachtsklieren (testikels en eierstokken) - bij zoogdieren. De massa en het volume van hun nieren nemen af, maar de filtratiecapaciteit van de niernefroncellen neemt aanzienlijk toe, en dit leidt ertoe dat de uitscheidingsorganen bij dieren die tot de klassen van vogels en zoogdieren behoren, het bloed veel effectiever reinigen van vervalproducten en het lichaam te beschermen tegen uitdroging.
Bovendien hebben vogels, in tegenstelling tot alle andere gewervelde landdieren, geen blaas, dus de urine hoopt zich er niet in op, maar komt via de urineleiders onmiddellijk in de cloaca en vervolgens uit. Dit is een apparaat dat het lichaamsgewicht van vogels vermindert, wat belangrijk is gezien hun vermogen om te vliegen.
Filtratie- en adsorptiefuncties van menselijke nieren
Bij mensen bereikt het uitscheidingsorgaan - de nieren - zijn hoogste ontwikkeling en specialisatie. Het kan worden beschouwd als een zeer compact (het gewicht van beide nieren van een volwassene niet meer dan 300 g) biologisch filter dat door zijn cellen gaat - nefronen, tot 1500 liter bloed per dag. In de fysiologie en de geneeskunde is de normale werking van dit orgaan van bijzonder belang. En in het Chinese Wu Xing-gezondheidssysteem zijn de nieren het belangrijkste levensondersteunende element.
Het nierparenchym bevat ongeveer 2 miljoen nefronen, bestaande uit Bowman-Shumlyansky-capsules, waarin het proces van het filteren van bloed en de vorming van primaire urine, en ingewikkelde tubuli (Henle's lussen), voor reabsorptie zorgen - selectieve extractie van glucose, vitamines en laagmoleculaire eiwitten vanprimaire urine, en hun terugkeer naar de bloedbaan. Als gevolg van reabsorptie wordt secundaire urine gevormd. Het bevat overtollig water, zouten, ureum. Het mondt uit in het nierbekken, en van daaruit in de urineleiders en vervolgens in de blaas. Dit is ongeveer 2 l/dag. Van daaruit wordt ze via de urethra naar buiten verwijderd.
Zo is de ophoping van vocht in de holte van de inwendige organen niet toegestaan en wordt bedwelming van het lichaam voorkomen.
Extra organen die stofwisselingsproducten uitscheiden
Naast de nieren, die een belangrijke rol spelen bij de osmoregulatie en verwijdering van overtollige zouten en toxines, vervullen de longen, huid, zweet en spijsverteringsklieren een gedeeltelijke uitscheidingsfunctie in het menselijk lichaam. Dus als gevolg van gasuitwisseling door de longblaasjes, die de segmenten van de longen vormen, worden koolstofdioxide, waterdamp en giftige stoffen, zoals ontledingsproducten van ethanol, verwijderd. Door uitscheiding van zweetklieren worden ureum, overtollige zouten en water verwijderd. De lever inactiveert, naast zijn leidende rol in het spijsverteringsproces, giftige afbraakproducten van eiwitten, medicijnen, alcohol, cadmium en loodzouten in veneus bloed.
Het werk van alle organen (nieren, longen, huid, spijsverterings- en zweetklieren), die een uitscheidingsfunctie hebben, zorgt voor het normale verloop van alle metabole reacties en homeostase.
