プリンキピア

第41章浸透圧調節と排泄

Section Summary節のまとめ

Many systems have evolved for excreting wastes that are simpler than the kidney and urinary systems of vertebrate animals. The simplest system is that of contractile vacuoles present in microorganisms. Flame cells and nephridia in worms perform excretory functions and maintain osmotic balance. Some insects have evolved Malpighian tubules to excrete wastes and maintain osmotic balance.
脊椎動物の腎臓や泌尿器系より単純な、さまざまな老廃物排泄の仕組みが進化してきた。最も単純なのは、微生物にある収縮胞の仕組みである。蠕虫の炎細胞や腎管は、排泄機能を果たし、浸透圧平衡を維持する。一部の昆虫は、老廃物を排泄して浸透圧平衡を保つために、マルピーギ管を進化させてきた。

Review Questions確認問題

Exercises 14–16練習問題 14–16
Exercise 14問題 14
Active transport of K+ in Malpighian tubules ensures that:
マルピーギ管におけるK+の能動輸送によって、何が確保されるか。
  1. water follows K+ to make urine
    水がK+に続いて移動し、尿が作られる
  2. osmotic balance is maintained between waste matter and bodily fluids
    老廃物と体液の間の浸透圧平衡が維持される
  3. both a and b
    aとbの両方
  4. neither a nor b
    aでもbでもない
Solution解き方
C
C
Exercise 15問題 15
Contractile vacuoles in microorganisms:
微生物の収縮胞について正しいものはどれか。
  1. exclusively perform an excretory function
    排泄機能だけを果たす
  2. can perform many functions, one of which is excretion of metabolic wastes
    多くの機能を果たすことができ、その1つが代謝老廃物の排泄である
  3. originate from the cell membrane
    細胞膜から生じる
  4. both b and c
    bとcの両方
Solution解き方
D
D
Exercise 16問題 16
Flame cells are primitive excretory organs found in ________.
炎細胞は________に見られる原始的な排泄器官である。
  1. arthropods
    節足動物
  2. annelids
    環形動物
  3. mammals
    哺乳類
  4. flatworms
    扁形動物
Solution解き方
D
D

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 17–18練習問題 17–18
Exercise 17問題 17
Why might specialized organs have evolved for excretion of wastes?
老廃物を排泄するための専門の器官が進化したのは、なぜだと考えられるか。
Solution解き方
The removal of wastes, which could otherwise be toxic to an organism, is extremely important for survival. Having organs that specialize in this process and that operate separately from other organs provides a measure of safety for the organism.
老廃物は除去しなければ生物にとって有毒になり得るため、その除去は生存に極めて重要である。この過程に特化し、他の器官から独立して働く器官があることで、生物に一定の安全性が確保される。
Exercise 18問題 18
Explain two different excretory systems other than the kidneys.
腎臓以外の異なる排泄系を2つ説明しなさい。
Solution解き方
(1) Microorganisms engulf food by endocytosis—the formation of vacuoles by involution of the cell membrane within the cells. The same vacuoles interact and exchange metabolites with the intracellular environment. Cellular wastes are excreted by exocytosis when the vacuoles merge with the cell membrane and excrete wastes into the environment. (2) Flatworms have an excretory system that consists of two tubules. The cells in the tubules are called flame cells; they have a cluster of cilia that propel waste matter down the tubules and out of the body. (3) Annelids have nephridia which have a tubule with cilia. Excretion occurs through a pore called the nephridiopore. Annelids have a system for tubular reabsorption by a capillary network before excretion. (4) Malpighian tubules are found in some species of arthropods. They are usually found in pairs, and the number of tubules varies with the species of insect. Malpighian tubules are convoluted, which increases their surface area, and they are lined with microvilli for reabsorption and maintenance of osmotic balance. Metabolic wastes like uric acid freely diffuse into the tubules. Potassium ion pumps line the tubules, which actively transport out K+ ions, and water follows to form urine. Water and electrolytes are reabsorbed when these organisms are faced with low-water environments, and uric acid is excreted as a thick paste or powder. By not dissolving wastes in water, these organisms conserve water.
(1)微生物はエンドサイトーシスで食物を取り込む。これは、細胞膜が細胞の内側へ陥入して液胞を形成する過程である。同じ液胞が細胞内の環境と相互作用し、代謝産物を交換する。液胞が細胞膜と融合して外の環境へ老廃物を排出するとき、エキソサイトーシスによって細胞の老廃物が排泄される。(2)扁形動物の排泄系は2本の細管からなる。細管内の細胞は炎細胞と呼ばれ、繊毛の束をもつ。繊毛は老廃物を細管に沿って押し流し、体外へ出す。(3)環形動物は、繊毛を備えた細管である腎管をもつ。排泄は腎管孔という孔を通して行われる。排泄の前に、毛細血管網によって尿細管再吸収を行う仕組みがある。(4)一部の節足動物にはマルピーギ管がある。通常は対になっており、その数は昆虫の種によって異なる。管は曲がりくねって表面積を増やし、内面には再吸収と浸透圧平衡の維持のための微絨毛が並ぶ。尿酸などの代謝老廃物は管内へ自由に拡散する。管の内面に並ぶカリウムイオンポンプがK+を外へ能動輸送し、水が後に続いて尿が作られる。水の少ない環境では、水と電解質が再吸収され、尿酸は濃いペースト状または粉末状で排泄される。老廃物を水に溶かさないことで、水を節約する。
flame cell
炎細胞
(also, protonephridia) excretory cell found in flatworms
原腎管ともいう。扁形動物に見られる排泄細胞。
Malpighian tubule
マルピーギ管
excretory tubules found in arthropods
節足動物に見られる排泄細管。
microvilli
微絨毛
cellular processes that increase the surface area of cells
細胞の表面積を増やす細胞突起。
nephridia
腎管
excretory structures found in annelids
環形動物に見られる排泄構造。
nephridiopore
腎管孔
pore found at the end of nephridia
腎管の末端にある孔。