Erittäminen: aineenvaihdunnan jätteiden poisto eliöissä

Erittäminen on yksi elämän perustoiminnoista. Se on aineenvaihdunnan jätetuotteiden ja muiden käyttökelvottomien aineiden poistoprosessi. Se on olennainen prosessi kaikissa elämänmuodoissa. Se eroaa erittymisestä, jossa aineella voi olla erityisiä tehtäviä solusta poistumisen jälkeen.

Yksisoluisissa eliöissä jätteet poistuvat suoraan solun pinnan kautta. Monisoluiset organismit käyttävät monimutkaisempia menetelmiä. Korkeammat kasvit poistavat kaasuja lehtien pinnalla olevien stomata-aukkojen kautta. Eläimillä on erityisiä erittäviä elimiä.

Mitä jätetuotteita eritetään?

Erittämisessä poistettavia aineita ovat muun muassa:

Hiilidioksidi (CO2) – kuona-aine, joka syntyy soluhengityksessä; poistuu pääasiassa hengityselinten kautta.
Typpiyhdisteet – esimerkiksi ammoniakki, urea ja virtsa- eli nokkahappo (uric acid). Niitä syntyy proteiinien ja nukleiinihappojen hajoamisesta.
Vesi ja elektrolyytit – ylimääräinen vesi, suolat ja ionit säätelevät nestetasapainoa ja poistuvat esimerkiksi virtsan, hien tai verenkierrossa tapahtuvan vaihtelun kautta.
Muut kuona-aineet – hormoni- ja lääkejäämät, pigmentit sekä sekundaarimetaboliitit, joita elimistö erittää tai varastoi pois.

Yksisoluiset eliöt ja yksinkertaiset mekanismit

Yksisoluisilla eliöillä jäteaineet liikkuvat usein diffuusion tai osmootisten voimien avulla solun läpi. Joillakin vesiekosysteemien alkueliöillä, kuten ameeboilla tai vesikirpuilla, on supistuvia vakuoleja (contractile vacuoles), jotka pumppaavat ylimääräistä vettä ja liuenneita aineita solusta ulos estäen solua turpoamasta.

Monisoluiset organismit: elimet ja järjestelmät

Monisoluisten eliöiden erittymisjärjestelmät ovat kehittyneet erilaistuneiksi elimiksi ja kudoksiksi, joiden tehtävänä on ylläpitää homeostaasia ja poistaa haitallisia aineita:

Munuaiset – nisäkkäillä ja monilla muilla eläimillä tärkein erittyvä elin. Munuaisten perusyksikkö nefroni suodattaa verta, reabsorboi tarpeelliset aineet ja erittää muita aineita virtsaan.
Maks – muuntaa toksisia yhdisteitä vähemmän haitallisiin muotoihin (esim. ammoniakista ureaa), osallistuu myös aineenvaihdunnan säätelyyn.
Keuhkot – poistavat hiilidioksidia ja vettä kaasujen vaihdossa.
Iho – erityisesti nisäkkäillä hikirauhasten kautta poistuu vettä, suoloja ja pieniä määriä orgaanisia aineita.
Eri eläinryhmien erikoisrakenteet – esim. matojen nefridiat, selkärangattomien Malpighian-putket (hyönteisillä) ja alkueläinten protonefridiat (lievä- ja litteäkalat) toimivat erittymisenä ja osmo-regulaationa.

Munuaisten toiminnan päävaiheet (lyhyesti)

Munuaisten työ voidaan jakaa kolmeen päävaiheeseen:

Suodatus – veri suodattuu glomeruluksessa (munuaiskeränen), jolloin syntyy alkutilanestettä ilman suuria proteiineja.
Reabsorptio – munuaistubuluksessa tarpeelliset aineet (vesi, glukoosi, ionit) otetaan takaisin verenkiertoon.
Sekreetio ja erotus – ylimääräiset ionit, jätteet ja myrkyt siirtyvät virtsaan ja poistuvat kehosta.

Sopeutumiset eri elinympäristöihin

Eri lajit ovat kehittäneet erilaisia erittymismekanismeja riippuen veden saatavuudesta ja ympäristön kemiallisesta koostumuksesta:

Ammoniotely – vesieliöt (kaloja, monia selkärangattomia) erittävät ammoniakkia, joka on hyvin myrkyllistä mutta helposti liukenevaa veteen; tämä on energiatehokasta vedessä elävälle eläimelle.
Ureotely – nisäkkäät ja jotkut sammakkoeläimet muuttavat ammoniakin ureaksi, joka on vähemmän myrkyllistä ja helpommin säilytettävää virtsaan; vaatii energiaa mutta säästää vettä.
Urikotely – linnut, monet matelijat ja monet kuivilla alueilla elävät eläimet erittävät lähinnä urahappoa (uric acid), joka on vähävesinen ja kiteytyneenä lähes kiinteä, mikä säästää vettä mutta on metabolialtaan kalliimpaa.

Kasvien erittäminen ja poistomekanismit

Kasvit eivät eritä kuona-aineita samalla tavalla kuin eläimet, mutta niillä on useita tapoja poistaa tai käsitellä ylimääräisiä aineita:

Lehdet ja stomatat – kaasujen vaihto (hiilidioksidi ja happi) ja osittain veden poistaminen haihtumisen kautta (transpiraatio).
Guttaatio – kostean yön aikana ylimääräinen vesi voi poistua lehtien reunojen vesipisaroina.
Varastointi ja erittäminen – jotkin yhdisteet varastoidaan lehtiin, varsiin tai juuriin ja poistuvat esimerkiksi lehtien pudotessa; kasvit voivat myös erittää yhdisteitä juurten kautta maaperään.
Erityiset eritteet – kuten mahla, hartsi ja muut sekundaarimetaboliitit voivat toimia puolustuksessa tai kasvin tarpeettomien aineiden poistossa.

Yhteenveto

Erittäminen on keskeinen elintoiminto, joka ylläpitää solujen ja organismien toimintakykyä poistamalla haitallisia aineita ja säätämällä nestetasapainoa ja ionikoostumusta. Mekanismit vaihtelevat yksinkertaisesta diffuusiosta ja supistuvista vakuoleista monimutkaisiin munuaisjärjestelmiin ja kasvien erikoistuneisiin rakenteisiin, ja ne heijastavat organismien sopeutumista niiden elinympäristöihin.

Nisäkkäiden erittyminen

Nisäkkäillä erittyminen on virtsan muodostumista munuaisissa ja hiilidioksidin poistumista keuhkoista. Nämä jätetuotteet poistetaan virtsaamalla ja hengittämällä ulos. Jos elimistössä ei tapahdu erittymistä, siihen kertyy jätteitä, jotka lopulta tappavat elimistön.

Myös ruokajätteet poistuvat peräaukon kautta. Muut aineet erittyvät sappeen ja poistuvat sitten ulosteiden mukana. Iholla ja keuhkoilla on myös erittäviä tehtäviä: iho poistaa aineenvaihduntajätteet, kuten urean ja maitohapon, hikoilemalla,^p395 ja keuhkot poistavat hiilidioksidia.

Joitakin termejä

Limakalvojen erittyminen on liman erittymistä hengitysteissä. Hiuskalvot puhdistavat pienet käytävät, ja yskiminen poistaa limaa.
Sappiteitse tapahtuva erittyminen kulkee sappitiehyen kautta pohjukaissuoleen ja poistuu ulosteiden mukana.
Hikoilu on suolojen ja veden erittymistä elimistöstä, vaikka sen pääasiallinen tarkoitus on jäähdyttää kehoa.

Muut selkärankaiset

Vesieläimet erittävät ammoniakkia yleensä suoraan veteen, koska tämä yhdiste on liukoinen ja vettä on runsaasti saatavilla laimentamiseen. Maaeläimillä ammoniakin kaltaiset yhdisteet muuttuvat muiksi typpipitoisiin aineiksi, koska ympäristössä on vähemmän vettä ja ammoniakki itsessään on myrkyllistä.

Matelijat ja linnut erittävät typpipitoiset jätteensä virtsahappona valkoisen tahnan muodossa. Tämä mahdollistaa tehokkaan vedenpidätyksen, ja se voidaan varastoida helpommin munaan. Sekä virtsahappo että ulosteet erittyvät yhteisen aukon, niin sanotun kloaakan, kautta. Niiden jätteet ovat yleensä kaksivärisiä: osittain valkoisia (virtsahappo) ja osittain vihreitä tai mustia (orgaaninen jäte).

Monet lintulajit, erityisesti merilinnut, voivat erittää suolaa myös erikoistuneiden nenän suolarakkuloiden kautta, jolloin suolaliuos poistuu nokassa olevien sieraimien kautta.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on erittyminen?

V: Erittyminen on aineenvaihdunnan jätetuotteiden ja muiden käyttökelvottomien aineiden poistamista.

K: Miksi erittyminen on välttämätöntä kaikissa elämänmuodoissa?

V: Erittyminen on välttämätöntä kaikissa elämänmuodoissa, koska jätetuotteet ja ei-hyödylliset materiaalit voivat olla haitallisia ja ne on poistettava terveyden ylläpitämiseksi.

K: Miten erittyminen eroaa eritteestä?

V: Erittyminen eroaa eritteestä siinä, että siinä missä eritteessä olevalla aineella voi olla erityisiä tehtäviä solusta poistumisen jälkeen, eritteessä poistuvat jätetuotteet.

K: Miten yksisoluiset organismit poistavat jätetuotteita?

V: Yksisoluiset organismit poistavat jätetuotteita poistamalla ne suoraan solun pinnan läpi.

K: Miten korkeammat kasvit poistavat kaasuja?

V: Korkeammat kasvit poistavat kaasuja päästämällä ne lehtien pinnalla olevien stomata-aukkojen kautta.

K: Käyttävätkö monisoluiset organismit monimutkaisia menetelmiä jätetuotteiden poistamiseksi?

V: Kyllä, monisoluiset organismit käyttävät monimutkaisempia menetelmiä jätetuotteiden poistamiseen kuin yksisoluiset organismit.

K: Onko eläimillä erityisiä erittäviä elimiä?

V: Kyllä, eläimillä on erityisiä erittäviä elimiä jätetuotteiden poistamiseksi.