Wydalanie - proces pozbywania się wody oraz ubocznych produktów przeprowadzanych przez komórki procesów. W procesie tym uczestniczą następujące narządy: płuca, nerki, układ pokarmowy, skóra. Do substancji zbędnych należą: kwas moczowy, mocznik, amoniak, dwutlenek węgla, barwniki żółciowe, nadmiar wody. Jeśli wymienione substancje gromadzą się wewnątrz tkanek organizmu (np. w stanach chorobowych) szybko osiągają tak wysokie stężenie, że zagraża ono wewnątrzustrojowej homeostazie. Z tego powodu muszą być z organizmu szybko wydalane. Dwutlenek węgla jest wydalany przede wszystkim przez ukł. oddechowy; z kolei nadmiar wody oraz związki azotowe wydalane są przez narządy układu wydalniczego.

W czasie rozkładu aminokwasów (a także kwasów nukleinowych) grupy aminowe, które zawierają azot, odłączane są od pozostałej części cząsteczki na drodze dezaminacji, a następnie przekształcane są w amoniak. Ten z kolei w większych stężeniach jest silnie toksyczny. Zwierzęta wodne mogą wydalać go bezpośrednio do otaczającej je wody zanim zdąży on osiągnąć poziom szkodliwy dla ich organizmu. Inne zwierzęta z kolei wydychają amoniak do atmosfery. Wiele zwierząt stosuje jednak inną metodę - przekształcają one amoniak do mniej związków toksycznych, jak kwas moczowy czy mocznik.

Kwas moczowy jest produkowany z amoniaku oraz z niektórych elementów wytworzonych na skutek rozpadu nukleotydów, które wchodzą w skład kw. nukleinowych. Kw. moczowy może krystalizować i może w takiej postaci być wydalany z niewielką utratą z organizmu płynu. Jest to istotny mechanizm pozwalający wielu zwierzętom lądowym na oszczędzanie wody (np. owadom, niektórym gadom i ptakom). Częste jest wydalanie kw. moczowego z odchodami, przy braku pęcherza moczowego, co stanowi m.in. o niskiej masie ptaków, ułatwiając im latanie. Kw. moczowy to związek nietoksyczny, dlatego wydalanie tego typu jest uważane za korzyść adaptacyjną.

Ssaki i płazy wydalają azot głównie pod postacią mocznika, wytwarzanego najczęściej w wątrobie, w tzw. cyklu mocznikowym (ornitynowym). Reakcje te są katalizowane przez wyspecjalizowane enzymy, wymagają też energii. Z uwagi na jego małą szkodliwość dla organizmu mocznik może się gromadzić w organizmie w znacznych ilościach bez powodowania uszkodzeń w tkankach. Może także być wydalany dopiero po osiągnięciu dość dużego stężenia. Mocznik jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, dlatego też jest wydalany pod postacią roztworu wodnego. Jedynym mankamentem jest to, że wydalając azot pod postacią mocznika przy okazji organizm zużywa też znaczne ilości, większe niż przy wydalaniu kwasu moczowego.

Zwierzęta, które wydalają amoniak (tzw. amonioteliczne) to głównie morskie bezkręgowce, a także wszystkie zwierzęta zamieszkujące wody słodkiej. W przypadku morskich bezkręgowców płyny ustrojowe są z otoczeniem izoosmotyczne, a ich powłoki ciała są przepuszczalne dla wody i innych substancji. Amoniak łatwo więc dyfunduje do zewnętrznego środowiska zgodnie z gradientem stężeń. Ponieważ organizmy te muszą stale wypompowywać nadmiar wody, który przenika do ich wnętrza z hipoosmotycznego środowiska, jakie stanowi słodka woda, wraz z wodą tą jest usuwany rozpuszczony amoniak. Usunięcie tej substancji nie wymaga od zwierzęcia nakładów dużej ilości energii. Zwierzęta, które żyją na lądzie muszą wydalać związki azotowe w inny sposób, gdyż nie posiadają one takich ilości wody, by móc z nią wydalać amoniak z organizmu. U tych zwierząt wykształciły się mechanizmy pozwalające na bardzo oszczędne gospodarowanie wodą. Jeden z tych mechanizmów to wytwarzanie pochodnych amoniaku, kwasu moczowego lub mocznika. Zwierzęta, dla których główny produkt metabolizmu azotowego to mocznik, są nazywane ureotelicznymi. Zaliczamy do nich płazy, ryby i ssaki. Zwierzęta, które są muszą gospodarować wodą w sposób bardziej oszczędny przekształcają amoniak na kwas moczowy. Ten związek jest usuwany w postaci kryształów nie rozpuszczalnych w wodzie. Zwierzęta, które w ten sposób pozbywają się amoniaku są zwane urykotelicznymi. Zaliczane są do nich ślimaki płucodyszne, owady, gady oraz ptaki.

Płyny ustrojowe większości morskich bezkręgowców posiadają skład pozostający w osmotycznej równowadze z otaczającą ich organizm wodą morską. Poza tym ważną cechą tych zwierząt jest umiejętność wyrównywania stężenia osmotycznego płynów ustrojowych w stosunku do wody morskiej, która je otacza. Cecha ta jest określana mianem osmokonformizmu. Uzyskiwana równowaga jest stosunkowo stabilna, gdyż stężenie soli rozpuszczonych w morskiej wodzie nie ulega dużym wahaniom. Morskie parzydełkowce i gąbki nie potrzebują specjalnych narządów wydalniczych, mogą one bowiem usuwać zbędne produkty przemiany materii bezpośrednio do wody na drodze dyfuzji. Dzięki takiemu mechanizmowi wydatkują one na wydalanie bardzo niewiele energii, w porównaniu do tych zwierząt, które mają specjalne narządy wydalnicze. Ta energia jest bowiem dostarczana przez prąd wody, która przepływa wokół lub poprzez ich ciało. W wodzie okresowo nieruchomej, np. we wnętrzu rafy koralowej, mogą się przejściowo gromadzić bardzo duże ilości ubocznych produktów przemiany materii zamieszkujących ją organizmów.

W środowiskach przybrzeżnych oraz słonawych wodach, takich jak spotykane w estuariach, stężenie soli podlega znacznie większym wahaniom niż w strefie wody otwartej. Zamieszkujące w tych strefach zwierzęta określane są jako zwierzęta osmoregulujące. Zwierzęta, które zamieszkują te tereny są najczęściej wyposażone w układy wydalnicze pomagające usuwać nadmiar wody.

Stężenie wody w ciele zwierząt lądowych jest wyższe od jej stężenia w otaczającej te organizmy atmosferze. Z tego względu dochodzi do strat wody na skutek jej odparowywania. Utrata wody następuje także w wyniku wydalania. Zamieszkanie lądu przez zwierzęta wymusiło ewolucję narządów oraz procesów, które przeciwdziałają zbyt dużej utracie wody. Aparat nefrydialny (narząd nefrydialny) to wyspecjalizowany narząd wydalniczy bezkręgowców. Jest zbudowany z prostych albo też rozgałęzionych przewodów, które uchodzą na zewnątrz jako otwory nefrydialne. Specjalne narządy wydalnicze pierwszy raz pojawiły się u wstężniaków i płazińców. Chociaż część produktów metabolizmu jest wydalanych na drodze dyfuzji przez powierzchniowe warstwy ciała, to u tych organizmów występują także aparaty nefrydialne, tzw. protonefridia, które pełnią funkcje osmoregulacyjne. Poprzeczny kanalik na przedzie ciała jest miejscem łączenia się 2 głównych przewodów wydalniczych (prawego i lewego). Każdy przewód główny rozgałęzia się tworząc szereg drobnych, ślepo zakończonych kanalików. Zakończenie ma kształt buławkowaty i wyposażone jest w pęczek rzęsek. Są to tzw. komórki płomykowe, zwane tak z uwagi na charakterystyczne ruchy rzęsek. Komórki płomykowe są zatopione w płynie omywającym wszystkie komórki jamy ciała. Część tego płynu ulega przesączaniu do wnętrza komórek płomykowych, zaś ruchy rzęsek ukierunkowują go do wnętrza przewodów wydalniczych, a następnie do otworów, które uchodzą na zewnątrz.

Aparat nerfydialny u mięczaków i pierścienic to tzw. metanefrydium. Jest ono zbudowane z narządów segmentalnych ułożonych metamerycznie. W każdym z odcinków ciała znajduje się jedna para metanefridiów. Pojedynczy segmentalny narząd otwiera orzęsiony lejek, który dalej przechodzi w przewód wydalniczy kręty. Przewód ten uchodzi w kolejnym segmencie na zewnątrz i jest zakończony z boku ciała otworem wydalniczym. Przewody wydalnicze oplatane są gęstą siecią przez naczynia włosowate. Płyn jamy ciała jest napędzany przy pomocy orzęsionego lejka i jest on przesuwany wzdłuż przewodu dzięki ruchom rzęsek nabłonka migawkowego wyścielającego wewnątrz powierzchnię kanałów. Substancje potrzebne (np. woda, glukoza) są ponownie wchłaniane przez sieć naczyń włosowatych. Skręty przewodu są miejscem wchłaniania wody, dzięki czemu opuszczający metanefrydia mocz jest zagęszczony i znajduje się w nim dużo produktów ubocznych przemiany materii.

Skorupiaki posiadają narządy wydalnicze w postaci gruczołów czułkowych, zwanych też gruczołami zielonymi. Gruczoły te są parzyste i mieszczą się na głowie. Uchodzą one na zewnątrz przez otwory u nasady drugiej pary czułków. Płyn przesącza się do tzw. gruczołu zielonego z komórek i jamy ciała. Regulacja składu płynu następuje w czasie jego przemieszcza się w świetle przewodu wydalniczego. Substancje potrzebne organizmowi są wchłaniane powtórnie do krwi. Uboczne produkty metabolizmu mogą również być aktywnie wydzielane do przesączu z krwi w tzw. gruczole czułkowym.

Układ wydalniczy pająków i owadów jest zbudowany z tzw. cewek Malpighiego, które występują w różnej liczbie (od kilku do kilkuset). Ich ślepe zakończenia leżą w hemocelu - wypełnionej krwią jamie ciała. Komórki w zakończeniach tych mają zdolność wychwytywania z krwi ubocznych produktów metabolizmu oraz soli mineralnych na drodze dyfuzji lub też transportu aktywnego. Następnie substancje te kierowane są do tzw. przewodów wydalniczych. Ujścia cewek Malpighiego znajdują się w jelicie. Woda oraz niektóre składniki mineralne wchłaniane są ponownie do krwi poprzez specjalne gruczoły odbytowe. Zasadniczy produkt wydalania to kwas moczowy. Jest on wydalany w postaci masy półsuchej, zawierającej jedynie nieznaczne ilości wody. Dzięki cewkom Malpighiego możliwe jest oszczędne gospodarowanie zasobami wody, które często na lądzie są ograniczone, a także przeciwdziałają niepotrzebnej nadmiernej utracie płynów. Z tego względu narządy te przyczyniły się skutecznie do opanowania przez owady środowisk lądowych.

Kręgowce także opanowały środowisko lądowe, ale też wiele różnych środowisk, np. wody słone i słodkie, strefy pływów, a nawet ekstremalnie nieprzyjazne środowiska pustynne. W celu przetrwania w tak skrajnie różnych warunkach i środowiskach związane jest z koniecznością regulacji zawartości wody i stężenia soli oraz konieczność usuwania zbędnych produktów metabolizmu. Wiele kręgowców lądowych podczas wydalania zbędnych produktów metabolizmu wykorzystuje nerki, płuca, skórę oraz układ pokarmowy. Wytwarzanie energii powoduje w komórkach powstawanie takich produktów odpadowych jak woda oraz dwutlenek węgla. Wodę organizm wydala z potem (zawiera on głównie mocznik oraz wodę, sole amonowe, chlorki sodu, glukozę oraz indykan), parą wodną powietrza wydechowego oraz z moczem i z kałem. Dwutlenek węgla wydalany jest wraz z wydychanym powietrzem lub też wydalany jest z moczem włączony do innych związków. Uboczne produkty procesu trawienia nie ulegają rozkładowi i są wydalane z kałem.

Budowa ukł. wydalniczego człowieka

U człowieka (a także u innych ssaków) na układ moczowy składają się nerki - zwykle parzysty narząd tworzący mocz oraz regulujący w organizmie stosunki wodno - elektrolitowe (tzw. osmoregulacja) oraz moczowody, pęcherz moczowy i cewka moczowa. Układ moczowy jest to główny system wydalniczy człowieka oraz innych kręgowców. Nerki kręgowców pełnią więc funkcje wydalnicze oraz osmoregulacyjne, a także pełnią ważną rolę w utrzymaniu homeostazy organizmu. Wytwarzany w nerce mocz złożony jest głównie z azotowych produktów przemiany materii, z wody, soli mineralnych oraz zbytecznego dla organizmu nadmiaru różnych innych substancji, których nie jest w stanie magazynować. Objętość moczu wytwarzanego w organizmie jest regulowana przez hormony.

Mocz po wytworzeniu w nerkach transportowany jest moczowodami w kierunku pęcherza, gdzie jest okresowo gromadzony. Z pęcherza mocz jest wyprowadzany cewką moczową na zewnątrz organizmu. Nerki to parzyste organy położone poniżej przepony, po stronie grzbietowej. Mają wielkość pięści, ciemnoczerwoną barwę, a kształtem przypominają ziarna fasoli. Ich zewnętrzna strona to tzw. kora nerkowa, a strona wewnętrzna jest zwana rdzeniem nerki. Podstawowy element funkcjonalny nerki to nefron. W skład nefronu wchodzą: ciałko nerkowe, które zbudowane jest z naczyniowego kłębuszka tętniczego zamkniętego w torebce kłębuszka (tzw. torebce Bowmana) oraz tzw. kanalik nerkowy, składający się z kanalika krętego bliższego, pętli nefronu (zwanej pętlą Henlego) oraz z kanalika krętego dalszego.

Kanaliki pojedynczych nefronów łączą się w tzw. kanaliki zbiorcze, a te uchodzą bezpośrednio do moczowodu. Jedna nerka człowieka posiada ponad 1 milion nefronów. Mocz w organizmie człowieka powstaje w trzyetapowej sekwencji procesów. Są to kolejno:

1. filtracja, która zachodzi w obszarze ciałka nerkowego; substancje takie jak aminokwasy, glukoza, witaminy, H2O, a także szkodliwe lub zbędne produkty metabolizmu są odfiltrowywane wprost z krwi, przesącz ten nazywany jest moczem pierwotnym;

2. resorpcja, czyli wchłanianie zwrotne zachodzące w kanaliku nerkowym; do krwioobiegu wracają wtedy substancje organizmowi potrzebne; resorpcja ta zwana jest też obowiązkową i zachodzi w tzw. kanalikach krętych I rzędu, natomiast w kanalikach krętych II rzędu zachodzi tzw. resorpcja nieobowiązkowa dotycząca zwrotnego wchłaniania wody i soli mineralnych zależnie od zapotrzebowania organizmu;

3. zagęszczanie szkodliwych produktów metabolizmu poprzez odprowadzanie wody i jonów sodu (Na+), proces ten ma miejsce w obszarze pętli nefronu.

Na skutek tych procesów tworzy się mocz ostateczny spływający do tzw. miedniczek nerkowych skąd jest odprowadzany do moczowodu.

Dzięki funkcjonującemu w ten sposób układowi wydalniczemu organizmach zwierzętom jest zapewnione wydalanie zbędnych substancji w stanie stałym lub płynnym. Układ wydalniczy poza tym służy do usuwania nadmiaru wody oraz do wyrównywania stężeń rozpuszczonych w wypełniających organizm płynach ustrojowych soli mineralnych, w płynach ustrojowych. Główne uboczne produkty metabolizmu zwierząt to dwutlenek węgla, woda oraz produkty azotowe, w tym także mocznik, kwas moczowy i amoniak.