Ugrás a tartalomhoz

Bevezetés az állattanba

dr. Csörgő Tibor, dr. Farkas János, Kis Viktor, dr. Molnár Kinga, dr. Sass Miklós, Szatmári Zsuzsanna, dr. Török Júlia Katalin (2012)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

10. fejezet - A kiválasztó szervrendszer (apparatus uropoetica) - (Cs.T., K.V., M.K., S.M., Sz.Zs., T.J.)

10. fejezet - A kiválasztó szervrendszer (apparatus uropoetica) - (Cs.T., K.V., M.K., S.M., Sz.Zs., T.J.)

10.1. Néhány alapvetés

A kiválasztás a belső környezet állandóságának (homeosztázisának) fenntartása szempontjából nélkülözhetetlen életműködés. A szervrendszer elnevezése arra utal, hogy itt bizonyos anyagokat mások közül ki kell válogatni. Mikor fontos ez? Nyilván akkor, ha ezek a sejt vagy szervezet számára fölöslegesek, illetve károsak. A válogatáson túl a kiválasztószervek ezen anyagok szervezetből való kijuttatását, eltávolítását is végzik.

Az egysejtűek esetében és a soksejtűek evolúciójának kezdetén ez a válogatás a megfelelő ozmotikus koncentráció és nyomásviszonyok kialakítása és fenntartása érdekében víz eltávolítására szorítkozott. Ez az ozmoreguláció. Ehhez egy sejtmembránra és abba ágyazott ionpumpákra van szükség: az energia felhasználással a membrán egyik oldalán lévő térből a másikba átjuttatott ionokat a víz passzívan követi, így az ionok mozgatásával vizet is lehet mozgatni. Az édesvízben élő sejtek és szervezetek annak vannak kitéve, hogy félig áteresztő membránjaikon keresztül víz áramlik belsejükbe. Ennek leadására ozmoregulációs szerveik alakultak ki, amelyek – a felesleges víz leadása érdekében – ionokat választanak ki és adnak le. Ha ez a folyamat leáll, a sejtek kipukkadnak. A fejlettebb soksejtűeknél ezt a folyamatot más anyagok szelektálása és transzportja is kiegészíti: náluk megjelentek a komplexebb funkciójú kiválasztószervek.

A kiválasztás folyamatát két szakaszra osztjuk. Az elsőben méret és töltés szerint zajlik a válogatás, a sejtek közötti térből vagy testfolyadékból (ha van, a keringési rendszerből) a kiválasztószervrendszer üregébe. Ez a folyamat az ultraszűrés (ultrafiltráció), eredménye az ultraszűrlet vagy elsődleges (primer) vizelet. Az elnevezések arra utalnak, hogy molekuláris méretű anyagok válogatása történik, s gyakran valóban mechanikai úton, azaz szűréssel. Az ún. molekuláris szűrő egy olyan fehérjék hálózatából álló lemez, amely töltésmintázattal rendelkezik: a pórusátmérő az átjutó részecskék méretét, a töltésmintázat pedig azok töltését határozza meg. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen szűrőn csak bizonyos méretű és töltésű anyagok fognak átjutni a kiválasztó szervrendszer üregébe. Az ultraszűrés energia igényes folyamat, s nem alkalmas minden eltávolítandó anyag egy lépésben történő kiválogatására. Az ultraszűrőt a kiválasztószerv speciális sejtjei termelik és hordozzák, s mivel az a szűrés során sérül, állandóan karban is tartják.

Mi lehet a szűrés hajtóereje? A szűréshez nyomáskülönbség kell, amelynek előállítása mindenképpen energia igényes folyamat. Ha van rá lehetőség, akkor az egyik oldalon a testfolyadék nyomásának növelésével (pl. zárt keringési rendszernél), vagy a másik oldalon (a kiválasztószerv üregrendszerében) a nyomás csökkentésével (a beáramló folyadék elhajtásával) lehet a vizet mozgásra kényszeríteni. Az áramlásba hozott folyadékot már lehet szűrni. Ha nyomáskülönbség létrehozására nincsen lehetőség, akkor alkalmazható az ozmoregulációs szerveknél már bevált módszer: ionkoncentráció különbséget kell létrehozni a kiválasztószerv fala által elválasztott két tér között, s az egyik térből a másikba átjuttatott ionokat a víz követni fogja. (Az ionveszteség csökkentéséről, az ionok visszavételéről gondoskodni kell.)

A kiválasztás második lépésében az ultraszűrlet módosításának folyamata zajlik: eredményeként alakul ki a végleges (szekunder) vizelet. Egyrészt azok az anyagok, amelyek ugyan belekerültek a szűrletbe, de a szervezet számára még hasznosíthatók (pl. aminosavak, cukrok), visszaszívásra kerülnek. Mások pedig, amelyek az ultraszűrés (ultraszűrő) jellege miatt nem juthattak be a kiválasztószerv üregébe, itt kerülnek kiválasztásra. Mivel a vizelet kialakítása vízmozgással jár, a szárazföldi állatok esetében a vizeletbe juttatott víz egy részének visszatartása, visszavétele (vízvisszaszívás) fontos lépés. Ezt a hormonrendszer szabályozza.

A nitrogéntartalmú anyagcsere (nukleinsavak, aminosavak és fehérjék lebontásából származó) végterméke lehet az ammónium ion (NH4+, nagy mélységben élő lábasfejűek, halak), a vízben jól oldódó urea (más néven karbamid, emlősök), valamint a vízben rosszul oldható húgysav (a legtöbb hüllő és a madarak). Míg az urea kiürítése jelentős vízmennyiséget igényel, a húgysav eltávolításához (oldhatatlansága miatt) minimális víz kell (víztakarékos szervezetek, pl.hüllők).

Összefoglalva az eddigieket, egy kiválasztószerv felépítésének és működésének tanulmányozása során mindig keresni kell a következő kérdésekre a választ: 1. hol és hogyan történik az ultraszűrés, azaz a szűrletet milyen sejtek és milyen alapon képezik? 2. Hol és hogyan módosul az ultraszűrlet, s hogyan kerül a végleges vizelet a külvilágba?