Definiția și explicația osmoregulării

Osmoregularea este reglarea activă a presiunii osmotice pentru a menține echilibrul de apa și electroliți într-un organism. Control asupra presiune osmotica este necesar pentru a efectua reacții biochimice și a conserva homeostazia.

Osmoza este mișcarea moleculelor de solvent printr-o membrană semipermeabilă într-o zonă care are o mai mare concentrație de solut. Presiunea osmotică este presiunea externă necesară pentru a preveni solventul de la traversarea membranei. Presiunea osmotică depinde de concentrația particulelor de solut. Într-un organism, solventul este apă, iar particulele de solut sunt în principal săruri dizolvate și alți ioni, deoarece molecule mai mari (proteine ​​și polizaharide) și molecule nonpolare sau hidrofobe (gaze dizolvate, lipide) nu se încrucișează membrană. Pentru a menține echilibrul de apă și electroliți, organismele excretă excesul de apă, moleculele de solut și deșeurile.

Există două strategii utilizate pentru osmoregulare - conformarea și reglarea.

Osmoconformatorii folosesc procese active sau pasive pentru a se potrivi cu interiorul lor osmolaritate la cea a mediului. Acest lucru este frecvent întâlnit în nevertebrate marine, care au aceeași presiune osmotică internă în interior celulele lor ca apă din exterior, chiar dacă compoziția chimică a solutelor poate fi diferit.

Osmoregulatorii controlează presiunea osmotică internă, astfel încât condițiile să fie menținute într-un domeniu strict reglementat. Multe animale sunt osmoregulatoare, inclusiv vertebrele (precum oamenii).

Bacterii - Când osmolaritatea crește în jurul bacteriilor, acestea pot utiliza mecanisme de transport pentru a absorbi electroliții sau moleculele organice mici. Stresul osmotic activează genele în anumite bacterii care duc la sinteza moleculelor osmoprotectante.

Protozoare - protists folosiți vacuole contractile pentru a transporta amoniacul și alte deșeuri excretoare de la citoplasmă la membrana celulară, unde vacuolul se deschide către mediu. Presiunea osmotică forță apa în citoplasmă, în timp ce difuzia și transportul activ controlează fluxul de apă și electroliți.

Plante - Plantele superioare folosesc stomatele de pe partea inferioară a frunzelor pentru a controla pierderile de apă. Celulele vegetale se bazează pe vacuole pentru reglarea osmolarității citoplasmei. Plantele care trăiesc în solul hidratat (mesofite) compensează cu ușurință apa pierdută în urma transpirației prin absorbirea mai multor ape. Frunzele și tulpina plantelor pot fi protejate de pierderea excesivă de apă printr-o acoperire exterioară ceroasă numită cuticule. Plantele care trăiesc în habitatele uscate (xerofite) depozitează apa în vacuole, au cuticule groase și pot au modificări structurale (adică frunze în formă de ac, stomate protejate) pentru a proteja împotriva apei pierderi. Plantele care trăiesc în medii sărate (halofite) trebuie să reglementeze nu numai aportul / pierderea de apă, ci și efectul asupra presiunii osmotice a sării. Unele specii depozitează săruri în rădăcinile lor, astfel încât potențialul redus de apă va atrage solventul în viață osmoză. Sarea poate fi excretată pe frunze pentru a captura moleculele de apă pentru absorbție de celulele frunzelor. Plantele care trăiesc în apă sau în medii umede (hidrofite) pot absorbi apa pe întreaga suprafață.

animale - Animalele folosesc un sistem excretor pentru a controla cantitatea de apă care se pierde în mediu și pentru a menține presiune osmotica. Metabolismul proteic generează, de asemenea, molecule de deșeuri care ar putea perturba presiunea osmotică. Organele responsabile de osmoregulare depind de specie.

La om, organul primar care reglează apa este rinichiul. Apa, glucoza și aminoacizii pot fi reabsorbiți din filtratul glomerular din rinichi sau poate continua prin uretere până la vezică pentru excreția în urină. În acest fel, rinichii mențin echilibrul electrolitic al sângelui și, de asemenea, reglează tensiunea arterială. Absorbția este controlată de hormonii aldosteron, hormonul antidiuretic (ADH) și angiotensina II. De asemenea, oamenii pierd apa și electroliți prin transpirație.

Osmoreceptorii din hipotalamusul creierului monitorizează modificările potențialului apei, controlând setea și secretând ADH. ADH este depozitat în glanda hipofizară. Când este eliberat, țintește celulele endoteliale din nefronii rinichilor. Aceste celule sunt unice deoarece au aquaporine. Apa poate trece direct prin aquaporine, mai degrabă decât să trebuiască să navigheze prin stratul lipidic al membranei celulare. ADH deschide canalele de apă ale acvaporinelor, permițând curgerea apei. Rinichii continuă să absoarbă apa, revenind-o în fluxul sanguin, până când glanda hipofiză încetează să mai elibereze ADH.