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Kompaktlexikon der Biologie: Exkretion

Exkretion, allg. die Ausscheidung von Substanzen, die das Stoffwechselgleichgewicht stören.

1) bei Pflanzen die Ausscheidung von Salzen und Calciumoxalat, die über bestimmte Exkretionszellen und -gewebe erfolgt.

2) Bei Tieren vor allem die Ausscheidung von festen, flüssigen oder gasförmigen stickstoffhaltigen Stoffwechselendprodukten (Exkrete). Die Exkrete stammen vor allem aus dem Aminosäure- und Nucleinsäurestoffwechsel, deren primäres Abfallprodukt Ammoniak (NH3) ist. Zwar ist seine direkte E. energetisch sehr sparsam, dennoch wandeln viele Tiere den Ammoniak zunächst in Harnstoff, Harnsäure oder andere Stickstoffverbindungen um, weil Ammoniak so giftig ist. Welches Ausscheidungsprodukt gebildet wird, hängt in erster Linie vom Lebensraum und vom Wasserhaushalt der betreffenden Organismenart ab. Nach dem jeweils ausgeschiedenen Produkt können drei Hauptausscheidungsformen unterschieden werden, nach denen die Tiere als ammoniotelisch oder ammonotelisch (Ammoniakausscheider), als ureotelisch (Harnstoffausscheider) und als uricotelisch (Harnsäureausscheider, z.T. auch purinotelisch genannt) bezeichnet werden.

Im Wasser lebende Organismen scheiden den in Wasser sehr gut löslichen Ammoniak direkt aus. Ammoniak kann Membranen leicht passieren und diffundiert über die gesamte Körperoberfläche, bei Fischen über die Kiemenepithelien, in das umgebende Medium (meist als NH4+). Landlebende Tiere in trockenen Lebensräumen und Tiere, deren Embryonen in wasserundurchlässigen Eiern heranwachsen, scheiden Harnsäure aus. Diese ist in Wasser schwer löslich und kann daher als (meist kristalliner) Niederschlag abgesondert und als eine Art Paste mit dem Kot abgegeben werden. Uricotelische Tiere sind z.B. Eidechsen, Schlangen, Landschildkröten, Landschnecken, Insekten, Vögel. Manche Tiere können von der Harnstoffausscheidung zur Harnsäureausscheidung wechseln, wenn sich die Umweltbedingungen ändern (Wasserknappheit). Harnstoff ist das wichtigste Ausscheidungsprodukt vieler Wirbeltiere (Haie und Rochen, Amphibien, Säugetiere). Da Harnstoff gut wasserlöslich ist, entsteht bei seiner Anreicherung ein hoher osmotischer Druck. Größere Harnstoffmengen können daher nur bei ausreichendem Wasserangebot und der Fähigkeit zur Harnkonzentrierung ausgeschieden werden. Harnstoff entsteht bei Landwirbeltieren in der Leber im Harnstoffzyklus aus Ammoniak und Kohlenstoffdioxid (CO2). Von der Leber wird er zur Niere transportiert und mit dem Harn ausgeschieden. Insbesondere bei Haien wird ein Teil des Harnstoffs nicht ausgeschieden, sondern trägt zur Osmoregulation bei, weil er das Blut der Haie isotonisch zum Meerwasser macht. Amphibien sind i.d.R. als Kaulquappen ammonotelisch und werden im Verlauf der Metamorphose zu ureotelischen Tieren, wobei es auch hier Ausnahmen gibt: Der Krallenfrosch z.B. scheidet auch nach der Metamorphose Ammoniak aus und schaltet erst auf Harnstoffausscheidung um, wenn er mehrere Wochen außerhalb des Wassers leben muss.

Weitere Exkrete des Stickstoff-Stoffwechsels sind z.B. Aminosäuren (Stachelhäuter, Weichtiere, Krebse), Guanin (vor allem bei Spinnentieren), Trimethylaminoxid bei marinen Teleostei (sein bakterielles Zersetzungsprodukt Trimethylamin bedingt den charakteristischen Geruch toter Meeresfische) sowie Kreatinin, das im Harn der Wirbeltiere in geringer Menge vorkommt. (Exkretionsorgane, Exkretspeicherung)

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Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
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Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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