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23.8: Osmoregulação em Insetos
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Osmoregulation in Insects
 
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23.8: Osmoregulation in Insects

23.8: Osmoregulação em Insetos

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!

Os túbulos de Malpighi são estruturas especializadas encontradas nos sistemas digestivos de muitos artrópodes, incluindo a maioria dos insetos, que lidam com excreção e osmoregulação. Os túbulos estão tipicamente dispostos em pares e têm uma estrutura torcida que aumenta a sua área de superfície.

Os túbulos de Malpighi estendem-se do trato digestivo, tipicamente a área entre o intestino médio e o intestino grosso, para a hemolinfa—uma mistura de sangue e fluido intersticial encontrado em insetos e outros artrópodes, bem como a maioria dos moluscos.

Ao contrário de outros sistemas excretórios, os processos excretórios dos túbulos de Malpighi carecem de uma etapa de filtragem. Resíduos metabólicos, como ácido úrico, difundem da hemolinfa para os túbulos.

Os túbulos estão revestidos por uma camada de epitélio de transporte. Estas células epiteliais especializadas contêm bombas que transportam ativamente iões, como sódio (Na+) e potássio (K+), da hemolinfa para o interior dos túbulos, chamado de lúmen. A osmose permite que a água siga passivamente os iões nos túbulos.

Do lúmen dos túbulos, água, iões e resíduos viajam do intestino até o reto. Microvilosidades minúsculas e salientes que revestem o interior dos túbulos ajudam a maximizar as ligações água-soluto e a propulsão de cristais de ácido úrico através dos túbulos.

No reto, glândulas especializadas bombeiam muitos dos iões de volta para a hemolinfa. A osmose permite novamente que a água siga passivamente os iões de volta para a hemolinfa . Os resíduos nitrogenados restantes, consistindo principalmente de ácido úrico concentrado, podem então ser excretados do reto como uma pasta ou pó, juntamente com fezes. Este sistema de reciclagem de água e iões permite eficazmente que o animal conserve água em ambientes desidratantes, como desertos.

O número de túbulos de Malpighi varia entre espécies, estágios de desenvolvimento e até mesmo indivíduos. Por exemplo, formigas operárias das espécies Crematogaster lineolata e Myrmicina americana têm cerca de 5 túbulos de Malpighi, enquanto que gafanhotos-do-deserto (Schistocerca gregaria) têm cerca de 250!


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