Proces wydalania jako wyraz przystosowania zwierząt do różnych środowisk życia.

Proces wydalania jako wyraz przystosowania zwierząt do różnych środowisk życia.
Ostatecznym produktem utlenienia cukrów i tłuszczów w komórce są: woda i dwutlenek węgla. W przypadku aminokwasów (składników białek) sprawa się komplikuje, bo zawierają one azot, więc powstają z nich także toksyczne jony amonowe (NH4+).
Istnieją 3 grupy zwierząt, które różnią się sposobem radzenia sobie z kłopotliwymi jonami NH4+:

• Organizmy amonioteliczne – wydalają niezmienione NH4+. Jest tak u zwierząt wodnych, gdyż nie mają one problemu z dostępnością wody i mogą wydalać dużo niestężonego moczu lub wydalać przez skórę. Należą tu: ryby kostnoszkieletowe, bezkręgowce wodne, krokodyle.
• Organizmy ureoteliczne – wydalają mocznik. Potrzebują wiązać NH4+ do związku mało toksycznego i rozpuszczalnego w wodzie, bo wskutek oszczędności wody, produkują zagęszczony mocz. Należą tu organizmy lądowe: niektóre płazy, ssaki (torbacze, łożyskowce).
• Organizmy urykoteliczne – wydalają kwas moczowy. Wiążą NH4+ do związku praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie, bo ich mocz prawie nie zawiera wody. Należą tu: owady, gady, ptaki.
Budowa układu wydalniczego Główny wydalany związek
Ryby amoniak
Płazy amoniak i mocznik
(u form dorosłych)
Gady kwas moczowy
Ptaki kwas moczowy
Ssaki mocznik


Powstawanie mocznika
- cykl mocznikowy (cykl ornitynowy) – cykl przemian metabolicznych, w którym silnie toksyczne w większych stężeniach jony amonowe (NH4+), będące produktem ubocznym w procesie rozkładu aminokwasów, są przekształcane w znacznie mniej toksyczny mocznik, który jest następnie wydalany razem z moczem.
Jony amonowe wraz z dwutlenkiem węgla, cząsteczkami wody i cząsteczkami ATP są zużywane do syntezy karbomoilofosforanu. Związek ten następnie jest włączany do cyklu mocznikowego w reakcji, w której jest on przyłączany do aminokwasu niebiałkowego – ornityny dając cytrulinę. Kolejnym etapem cyklu jest łączenie, przy wykorzystaniu energii ATP, cytruliny z kwasem asparaginowym, w konsekwencji czego powstaje argininiobursztynian. Jest on następnie rozszczepiany do argininy i fumaranu. To właśnie arginina jest bezpośrednim prekursorem mocznika. Zostaje ona na tym etapie rozkładana do mocznika i ornityny. Jeden z atomów azotu w powstałej cząsteczce mocznika pochodzi z jonu NH4+ (wbudowanego w karbomylofosforan, drugi natomiast z kwasu asparaginowego). Wspomniana wcześniej ornityna łączy się z karbomylofosforanem, tworząc cytrulinę, i tym samym cykl się zamyka.
Reakcje syntezy karbomoilofosforanu oraz cytruliny przebiegają w mitochondrium, natomiast wszystkie pozostałe reakcje cyklu mocznikowego zachodzą w cytoplazmie.
Sumaryczny zapis cyklu:
asparaginian + NH4+ + CO2 + 3ATP + 2H20 → mocznik + 2ADP + 2Pi + AMP + PPi + fumaran

Środowisko wodne
Izoosmotyczność
- utrzymanie stężenia osmotycznego płynów ustrojowych na poziomie stężenia soli w środowisku morskim życia zwierzęcia
śluzice ryby chrzęstnoszkieletowe i trzonopłetwe, żaba morska (płaz)
Narządy oddechowe osmotyczny napływ soli; osmotyczna utrata wody
Przewód pokarmowy pobieranie wody (słonej) w pokarmie
usuwanie soli przez gruczoły solne
Narządy wydalnicze usuwanie nadmiaru soli; utrata wody

Hipoosmotyczność
– utrzymanie stężenia osmotycznego płynów ustrojowych na poziomie ok. ⅓ stężenia soli w wodzie morskiej
ryby kostnoszkieletowe gady ptaki ssaki
Narządy oddechowe osmotyczny napływ soli; osmotyczna utrata wody;
aktywne usuwanie soli przez komórki chlorkowe
Przewód pokarmowy picie i pobieranie wody (słonej) w pokarmie
Narządy wydalnicze wydalanie jonów dwuwartościowych
utrata wody wydalanie moczu izoosmotycznego wydalanie moczu izo- lub hiperosmotycz-nego wydalanie moczu silnie hiperosmotycz-nego
Gruczoły solne (podjęzykowe, oczodołowe lub nosowe)
usuwanie soli (nosowe)
usuwanie soli

Hiperosmotyczność
- utrzymywanie stężenia osmotycznego płynów ustrojowych zwykle znacznie wyższego niż stężenie soli w wodach słodkich
kręgowce (ryby, płazy)
Narządy oddechowe,
powierzchnia ciała osmotyczna utrata soli;
osmotyczny napływ wody;
aktywne pobieranie soli
Przewód pokarmowy pobieranie wody;
pobieranie soli w pokarmie
Narządy wydalnicze wydalanie dużych ilości rozcieńczonego moczu

Środowisko lądowe
Możliwa utrata wody przez:
o parowanie
o wydalanie moczu i odchodów
o wydzieliny (np. pot, śluz)
W środowisku lądowym zwierzęta nie mogą pozwolić sobie na utratę dużej ilości wody, więc te, które jej nie muszą zbytnio oszczędzać, wydalają mocznik. Jest on związkiem mniej trującym niż amoniak i jego usunięcie jest możliwe z mniejszym ubytkiem wody. Te zwierzęta, które w największym stopniu oszczędzają wodę, wytwarzają kwas moczowy. Jest on mało trujący i jako związek słabo rozpuszczalny w wodzie, wytrąca się z roztworu już przy małym stężeniu.
Wydalanie, to nie tylko usuwanie z organizmu związków azotowych. To również pozbycie się z organizmu wielu substancji, np. nadmiaru wody i soli mineralnych. Organizmy przez całe życie dążą do utrzymania równowagi płynów ustrojowych, wyrównując ilość wody i soli w organizmie.