Πώς ανταλλάσσουν πολυκύτταροι οργανισμοί;
1. Αναλογία επιφάνειας προς ένταση:
* Η πρόκληση: Καθώς ένας οργανισμός αυξάνεται, ο όγκος του αυξάνεται πολύ ταχύτερος από την επιφάνεια του. Αυτό σημαίνει ότι η επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για ανταλλαγή (όπως η λήψη θρεπτικών ουσιών και η απελευθέρωση των αποβλήτων) γίνεται σχετικά μικρότερη σε σύγκριση με τον όγκο που χρειάζεται αυτές τις ανταλλαγές.
* Η λύση: Οι πολυκύτταροι οργανισμοί έχουν αναπτύξει εξειδικευμένες δομές και συστήματα για την αύξηση της επιφάνειας:
* Αναδίπλωση και διακλάδωση: Τα όργανα όπως οι πνεύμονες (κυψελίδες), τα μικρά έντερα (villi) και τα τριχοειδή αγγεία είναι εξαιρετικά διπλωμένα ή διακλαδισμένα, μεγιστοποιώντας την επιφάνεια για ανταλλαγή.
* εξειδικευμένα κύτταρα: Ορισμένα κύτταρα, όπως αυτά που επένδυσαν τους πνεύμονες ή τα έντερα, είναι πεπλατυσμένα ή έχουν μικροσκοπικές προβολές (microvilli) για περαιτέρω αύξηση της επιφάνειας.
2. Συστήματα μεταφοράς:
* Κυκλοφορικό σύστημα: Στα περισσότερα ζώα, ένα κυκλοφορικό σύστημα (αιμοφόρα αγγεία και μια καρδιά) μεταφέρει αποτελεσματικά υλικά σε όλο το σώμα. Το αίμα μεταφέρει οξυγόνο, θρεπτικά συστατικά, ορμόνες και απόβλητα.
* λεμφικό σύστημα: Αυτό το σύστημα βοηθά στη διατήρηση της ισορροπίας των υγρών, συλλέγει υπερβολικό υγρό από τους ιστούς και μεταφέρει λίπη.
3. Εξειδικευμένα όργανα:
* Αναπνευστικό σύστημα: Αυτό το σύστημα, κυρίως οι πνεύμονες, είναι υπεύθυνο για τη λήψη οξυγόνου και την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα.
* Πεπτικό σύστημα: Αυτό το σύστημα σπάει τα τρόφιμα σε μικρότερα μόρια που μπορούν να απορροφηθούν στην κυκλοφορία του αίματος.
* Σύστημα αποβολής: Αυτό το σύστημα, συμπεριλαμβανομένων των νεφρών, αφαιρεί τα απόβλητα από το αίμα και τα εξαλείφει από το σώμα.
* ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ: Αυτό το σύστημα, το οποίο περιλαμβάνει το δέρμα, τα μαλλιά και τα νύχια, παρέχει ένα προστατευτικό εμπόδιο κατά του περιβάλλοντος και βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας.
4. Ανταλλαγή κυτταρικού επιπέδου:
* διάχυση: Η κίνηση των ουσιών από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και πολλές άλλες ουσίες μετακινούνται σε κυτταρικές μεμβράνες.
* Ενεργή μεταφορά: Αυτή η διαδικασία απαιτεί ενέργεια για να μετακινήσει ουσίες μεταξύ των κυτταρικών μεμβρανών έναντι της κλίσης της συγκέντρωσης τους (από χαμηλή έως υψηλή συγκέντρωση).
Παράδειγμα:Ανταλλαγή οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα
* Το οξυγόνο εισέρχεται στο σώμα μέσω των πνευμόνων.
* Διαχέεται στους λεπτούς τοίχους των κυψελίδων σε μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία που ονομάζονται τριχοειδή αγγεία.
* Το οξυγόνο συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη σε ερυθρά αιμοσφαίρια.
* Το αίμα φέρει οξυγόνο σε όλο το σώμα σε κύτταρα.
* Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από τα κύτταρα διαχέεται πίσω σε τριχοειδή αγγεία.
* Το διοξείδιο του άνθρακα ταξιδεύει στο αίμα πίσω στους πνεύμονες.
* Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται σε όλες τις κυψελίδες και εκπνέεται.
Key Takeaways:
* Οι πολυκύτταροι οργανισμοί έχουν πολύπλοκα συστήματα ανταλλαγής που είναι απαραίτητα για την επιβίωσή τους.
* Ο λόγος επιφάνειας προς όγκο αποτελεί βασικό παράγοντα στην απόδοση ανταλλαγής.
* Εξειδικευμένα όργανα, συστήματα μεταφοράς και κυτταρικές διεργασίες συνεργάζονται για να διατηρήσουν ένα σταθερό εσωτερικό περιβάλλον.
