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23.8: 곤충의 삼투조절
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Biology

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Osmoregulation in Insects
 
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23.8: Osmoregulation in Insects

23.8: 곤충의 삼투조절

Malpighian tubules are specialized structures found in the digestive systems of many arthropods, including most insects, that handle excretion and osmoregulation. The tubules are typically arranged in pairs and have a convoluted structure that increases their surface area.

Malpighian tubules extend from the digestive tract, typically the area between the midgut and hindgut, into the hemolymph—a mixture of blood and interstitial fluid found in insects and other arthropods, as well as most mollusks.

Unlike other excretory systems, the excretory processes of Malpighian tubules lack a filtration step. Metabolic wastes, like uric acid, diffuse into the tubules from the hemolymph.

The tubules are lined with a layer of transport epithelia. These specialized epithelial cells contain pumps that actively transport ions, like sodium (Na+) and potassium (K+), from the hemolymph into the interior of the tubule, called the lumen. Osmosis allows water to follow ions into the tubules passively.

From the tubule lumen, water, ions, and waste travel from the intestine to the rectum. Tiny, protruding microvilli lining the inside of the tubules help maximize solute-water coupling and the propulsion of uric acid crystals through the tubules.

In the rectum, specialized glands pump many of the ions back into the hemolymph. Osmosis again allows water to follow ions back into the hemolymph passively. The remaining nitrogenous waste, consisting mainly of concentrated uric acid, can then be excreted from the rectum as a paste or powder, along with feces. This system of recycling water and ions effectively allows the animal to conserve water in dehydrating environments such as deserts.

The number of Malpighian tubules varies across species, developmental stages, and even individuals. For example, worker ants of the Crematogaster lineolata and Myrmicina americana species have about 5 Malpighian tubules, while desert locusts (Schistocerca gregaria) have about 250!

말피기안 튜블러는 배설 및 삼투압을 처리하는 대부분의 곤충을 포함하여 많은 절지동물의 소화 시스템에서 발견되는 특수 구조물입니다. 튜블러는 일반적으로 쌍으로 배열되며 표면적을 증가시키는 복잡한 구조를 갖습니다.

말피기히안 튜블러는 일반적으로 미드구트와 힌구트 사이의 영역인 소화관에서 곤충과 다른 절지동물뿐만 아니라 대부분의 연체 동물에서 발견되는 혈액과 간질 유체의 혼합물인 혈류로 확장됩니다.

다른 배설 시스템과 달리 말피기안 튜블러의 배설 과정은 여과 단계가 부족합니다. 요산과 같은 대사 폐기물은 혈류에서 튜블러로 확산됩니다.

튜블러에는 교통 상피층이 줄지어 있습니다. 이러한 특수 상피 세포는 나트륨 (Na+)및 칼륨 (K+)과같은 이온을 용인성에서 루멘이라고 불리는 튜블러의 내부로 적극적으로 운반하는 펌프를 포함합니다. 삼투압은 물이 이온을 수동적으로 튜블러안으로 따라갈 수 있게 합니다.

관류, 물, 이온 및 폐기물에서 창자까지 이동합니다. 튜블러 내부에 줄지어 있는 작고 튀어나온 마이크로빌리는 투굴을 통해 유황 커플링과 요산 결정의 추진력을 극대화할 수 있습니다.

직장에서, 전문 땀샘은 용혈계로 다시 이온의 많은 펌프. 삼투압은 다시 물이 수동적으로 혈류로 이온을 따라 갈 수 있게 합니다. 농축요산으로 구성된 나머지 질소 폐기물은 대변과 함께 직장에서 페이스트 또는 분말로 배설될 수 있습니다. 물과 이온을 재활용하는 이 시스템은 동물이 사막과 같은 탈수 환경에서 물을 효과적으로 보존할 수 있게 합니다.

말피기안 튜블러의 수는 종, 발달 단계, 심지어 개인에 따라 다릅니다. 예를 들어, 크레마토가스터 리놀라타와 Myrmicina 아메리카나 종의 작업자 개미는 약 5 개의 말피기안 튜블러를 가지고 있으며 사막 메뚜기(치스토세르카 그레가리아)는약 250 개입니다!


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