OSMOREGULIACIJA: KAS TAI YRA AUGALUOSE, GYVŪNUOSE, PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Osmoregulation yra procesas, kuris yra atsakingas už išlaikyti skysčių homeostazės į kūną aktyviai reguliuojant savo vidaus osmosinį slėgį. Jos tikslas yra palaikyti pakankamą skirtingų biologinių dalių tūrį ir osmolinę koncentraciją, o tai yra būtina tinkamam organizmų funkcionavimui.

Galima laikyti, kad biologinis vanduo pasiskirsto skyriuose, kuriuose yra ląstelės vidus (tarpląstelinis skyrius), o daugialąsčių organizmų atveju - skystis, supantis ląsteles (tarpląstelinis arba intersticinis skyrius).

Vandens ir jonų judėjimas gėlavandenėse telostus žuvyse (Šaltinis: „Raver“, „Duane“; pakeitė „Biezl“ (Savas darbas), neapibrėžtas. Išvertė į ispanų kalbą –Cristina Busch (aptarimas), 2014 m. Rugsėjo 1 d. 20:53, (UTC) per „Wikimedia Commons“. )

Sudėtingesniuose organizmuose taip pat yra intravaskulinis skyrius, kuriuo vidinis ir tarpląstelinis skystis liečiasi su išorine aplinka. Šie trys skyriai yra atskirti selektyviosios pralaidumo biologinėmis membranomis, kurios leidžia laisvai praeiti vandeniui ir didesne ar mažesne dalimi apriboja tirpale esančių dalelių praėjimą tame skystyje.

Tiek vanduo, tiek kai kurios mažos dalelės gali laisvai judėti per membranos poras, difuzijos būdu ir laikydamosi jų koncentracijos gradientų. Kiti, didesni ar elektra įkrauti, gali pereiti tik iš vienos pusės į kitą naudodami kitas molekules, kurios naudojamos kaip transporto priemonė.

Osmosiniai procesai yra susiję su vandens judėjimu iš vienos vietos į kitą po jo koncentracijos gradiento. T. y., Ji juda iš skyriaus, kuriame ji yra labiausiai susikaupusi, į tą, kuriame jos koncentracija yra mažesnė.

Vanduo labiau koncentruojamas toje vietoje, kur osmosinė koncentracija (osmosiškai aktyvių dalelių koncentracija) yra mažesnė, ir atvirkščiai. Tada sakoma, kad vanduo juda iš mažos osmolarios koncentracijos vietos į kitą, kur osmolaresnė koncentracija yra didesnė.

Gyvos būtybės sukūrė sudėtingus mechanizmus, leidžiančius valdyti osmosinę pusiausvyrą savo viduje ir reguliuojančius vandens patekimą ir išėjimą, reguliuodami tirpiųjų medžiagų patekimą ir (arba) išėjimą, ir būtent tai nurodo osmoreguliacija.

Kas yra osmoreguliacija?

Pagrindinis osmosinio reguliavimo tikslas yra sureguliuoti vandens ir tirpių įleidimo ir išleidimo angas taip, kad skysčio skyrių tūris ir sudėtis išliktų pastovūs.

Šia prasme gali būti svarstomi du aspektai: vienas pasikeitimas organizmu ir aplinka, kitas - pasikeitimas tarp skirtingų kūno dalių.

Vanduo ir tirpios medžiagos patenka ir išeina iš skirtingų mechanizmų:

Pavyzdžiui, aukštesnių stuburinių gyvūnų atveju pajamos reguliuojamos suvartojamo vandens ir tirpių medžiagų kiekiu. Tai yra problema, kuri savo ruožtu priklauso nuo nervų ir endokrininių sistemų, kurios taip pat įsikiša į jų šių medžiagų išsiskyrimas pro inkstus.

- Kraujagyslių augalų atveju vanduo ir tirpios medžiagos absorbuojamos dėl lapuose vykstančių evapotranspiracijos procesų. Šie procesai „ištraukia“ vandens koloną ir nukreipia jos judėjimą aukštyn per augalą nuo šaknų, nes tai susiję su vandens potencialu.

Keitimasis ir pusiausvyra tarp skirtingų organizmo skyrių vyksta kaupiantis tirpoms vienoje ar kitoje kameroje jų aktyviojo pernešimo metu. Pvz., Padidėjęs tirpių ląstelių kiekis lemia vandens judėjimą link jų ir jų tūrio padidėjimą.

Pusiausvyrą, šiuo atveju, sudaro palaikant tarpląstelinę osmolinę koncentraciją, pakankamą palaikyti pastovų ląstelių tūrį, ir tai pasiekiama dėl baltymų, turinčių skirtingą transportavimo aktyvumą, iš kurių išsiskiria ATPazės siurbliai ir kiti pernešėjai. .

Osmoreguliacija augaluose

Augalams reikia vandens, kad jie gyventų tokiu pat mastu kaip ir gyvūnai bei kiti vienaląsčiai organizmai. Juose, kaip ir visose gyvose būtybėse, vanduo yra būtinas, kad būtų vykdomos visos metabolinės reakcijos, susijusios su augimu ir vystymusi, kurios yra susijusios su ląstelių formos ir turgoro išlaikymu.

Per savo gyvenimą jie susiduria su įvairiomis hidrinėmis sąlygomis, kurios priklauso nuo juos supančios aplinkos, ypač nuo atmosferos drėgmės ir saulės radiacijos lygio.

Augalų organizmuose osmoreguliacija atlieka turgorinio potencialo palaikymo funkciją, nes kaupiasi arba mažėja tirpių, reaguojant į vandens stresą, o tai leidžia jiems toliau augti.

Vandens judėjimas šaknų ląstelėse (paprastas ir apoplastinis transportas) (Šaltinis: Dylan W. Schwilk per Wikimedia Commons)

Vanduo, esantis tarp šaknies plaukelių ir endodermio, teka tarp šaknies ląstelių per tarpląstelinį skyrių, vadinamą apoplastu (apoplastinis pernešimas), arba per citoplazmines jungtis (paprastas transportavimas), kol jis filtruojamas kartu su jonais ir mineralai patenka į endodermio ląsteles, o po to keliauja į kraujagyslių ryšulius.

Vandeniui ir mineralinėms medžiagoms iš dirvožemio pernešant šaknis į oro organus, skirtingų kūno audinių ląstelės „įgauna“ vandens ir tirpiųjų medžiagų kiekius, reikalingus jų funkcijoms atlikti.

Augaluose, kaip ir daugelyje aukštesnių organizmų, vandens patekimo ir išmetimo procesus reguliuoja augimą reguliuojančios medžiagos (fitohormonai), kurios moduliuoja reakcijas į skirtingas aplinkos sąlygas ir kitus būdingus veiksnius.

- Vandens ir slėgio potencialas

Kadangi ląstelėse esančių tirpiųjų medžiagų koncentracija ląstelėse yra didesnė nei jų aplinkoje, vanduo osmoso būdu linkęs difuziškai pasiskirstyti į vidų, kol ląstelių sienelės veikiamas slėgio potencialas tai leidžia, ir būtent tai daro ląsteles ląstelės yra tvirtos arba pasvirusios.

Vandens potencialas yra vienas iš veiksnių, susijusių su abiejų augalų vandens pasikeitimu su aplinka ir jų audinių ląstelėmis.

Tai turi būti susiję su vandens srauto tarp dviejų skyrių krypties matavimu ir apima osmosinio potencialo sumą su kameros sienelės veiktu slėgio potencialu.

Augaluose, nes tarpląstelinio tirpinio koncentracija paprastai būna didesnė nei tarpląstelinės aplinkos, osmosinis potencialas yra neigiamas; tuo tarpu slėgio potencialas paprastai yra teigiamas.

Kuo mažesnis osmosinis potencialas, tuo neigiamas vandens potencialas. Jei tai laikoma ląstele, tada sakoma, kad vanduo į ją pateks atlikdamas potencialų nuolydį.

Gyvūnų osmoreguliacija

Daugialąsčiai stuburiniai ir bestuburiai, norėdami išlaikyti vidinę homeostazę, naudoja skirtingas sistemas, tai labai priklauso nuo jų užimamos buveinės; T. y., sūraus, gėlavandenio ir sausumos gyvūnų adaptaciniai mechanizmai skiriasi.

Skirtingos adaptacijos dažnai priklauso nuo specializuotų organų, turinčių osmoreguliaciją. Gamtoje dažniausiai žinomi kaip nefridiniai organai, kurie yra specializuotos išskyrinės struktūros, veikiančios kaip vamzdelių, atsiveriančių į išorę per poras, vadinamų nefridioporomis, sistema.

Plokšti kirminai turi tokias struktūras, žinomas kaip protonefridai, o anelidai ir moliuskai turi metanefridijas. Vabzdžiai ir vorai turi nefridinių organų versiją, vadinamą Malpighi tubuliais.

Stuburiniams gyvūnams sukuriama osmoreguliacinė ir ekskrecinė sistema, kurią daugiausia sudaro inkstai, tačiau nervų ir endokrininės sistemos, virškinimo sistema, plaučiai (arba žiaunos) ir oda taip pat dalyvauja palaikant vandens balansą.

- Vandens gyvūnai

Jūros bestuburiai yra laikomi osmoadaptyviais organizmais , nes jų kūnai yra osmoso pusiausvyroje su juos supančiu vandeniu. Vanduo ir druskos patenka ir išeina difuzijos būdu, kai keičiasi išorinės koncentracijos.

Bestuburiai, kurie gyvena estuarijose, kur druskos koncentracija smarkiai svyruoja, yra žinomi kaip osmoregulatoriški organizmai , nes jie turi sudėtingesnius reguliavimo mechanizmus dėl to, kad druskos koncentracija jų interjere skiriasi nuo vandens, kuriame jie gyvena, koncentracijos.

Gėlavandenių žuvų druskos koncentracija jų interjere yra daug didesnė nei jas supančio vandens, todėl osmoso būdu į jų vidų patenka daug vandens, tačiau jis išsiskiria praskiesto šlapimo pavidalu.

Be to, kai kurios žuvų rūšys turi žiaunines ląsteles, į kurias patenka druska.

Jūros stuburiniai gyvūnai, kurių druskos koncentracija yra mažesnė nei jų aplinkos, gauna vandenį gerdami jį iš jūros ir pašalina druskos perteklių šlapime. Daugelis jūros paukščių ir roplių turi „druskos liaukų“, kurias jie naudoja norėdami išleisti druskos perteklių, kurį gauna gerdami jūros vandenį.

Daugelis jūrų žinduolių maitinasi sūriu vandeniu, tačiau jų vidus paprastai turi mažesnę druskos koncentraciją. Homeostazei palaikyti naudojamas mechanizmas yra šlapimo, kuriame yra didelė druskų ir amoniako koncentracija, gamyba.

Augalų ir gyvūnų osmoreguliacijos skirtumas

Ideali augalo ląstelės būsena labai skiriasi nuo gyvūninės ląstelės būklės - tai faktas, susijęs su ląstelės sienelės buvimu, neleidžiančia per daug išplisti ląstelei dėl vandens patekimo.

Gyvūnams tarpląstelinė erdvė yra osmosinėje pusiausvyroje su tarpląsteliniais skysčiais, o osmoreguliacijos procesai yra atsakingi už šios būklės palaikymą.

Kita vertus, augalų ląstelėms reikalingas turgoras, kurį jos pasiekia išlaikydamos tarpląstelinį skystį labiau koncentruotą nei jo aplinka, todėl vanduo linkęs į juos patekti.

Pavyzdžiai

Be visų aukščiau aptartų atvejų, geras osmoreguliacijos sistemų pavyzdys yra tas, kuris randamas žmogaus kūne:

Žmonėms palaikant normalų kūno skysčių tūrį ir osmoliariškumą reikia išlaikyti pusiausvyrą tarp vandens ir tirpiųjų medžiagų įėjimo ir išėjimo, ty pusiausvyros, kai įėjimas lygus išėjimui.

Kadangi pagrindinis tarpląstelinis tirpiklis yra natris, tarpląstelinio skysčio tūrio ir osmoliariškumo reguliavimas beveik priklauso tik nuo vandens ir natrio pusiausvyros.

Vanduo į organizmą patenka per suvartotą maistą ir skysčius (kurių reguliavimas priklauso nuo troškulio mechanizmų) ir yra gaminamas viduje kaip maisto oksidacijos procesai (medžiagų apykaitos vanduo).

Vanduo ištekėja dėl nejaučiamų praradimų, prakaito, išmatų ir šlapimo. Išskiriamo šlapimo tūris reguliuojamas antidiuretinio hormono (ADH) kiekiu plazmoje.

Natris patenka į organizmą nurijus maistą ir skysčius. Jis netenka prakaito, išmatų ir šlapimo. Jo praradimas per šlapimą yra vienas iš organizmo natrio kiekio reguliavimo mechanizmų ir priklauso nuo vidinės inksto funkcijos, kurią reguliuoja hormonas aldosteronas.

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Cushman, J. (2001). Osmoreguliacija augaluose: poveikis žemės ūkiui. Amer. Zool. , 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoreguliacija ir vandens stresas aukštesniuose augaluose. Ann. Augalų fiziolis. , 35, 299-319.
4. Naboras, M. (2004). Botanikos įvadas (1-asis leidimas). „Pearson Education“.
5. Saliamonas, E., Bergas, L. ir Martinas, D. (1999). Biologija (5-asis leidimas). Filadelfijoje, Pensilvanijoje: „Saunders“ kolegijos leidyba.
6. West, J. (1998). Medicinos praktikos fiziologiniai pagrindai (12-asis leidimas). Meksikos DF: redaktorė Médica Panamericana.