OSMOREGULACIJA: ŠTO JE TO, U BILJKAMA, ŽIVOTINJAMA, PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2025

Osmoregulaciji je proces koji je odgovoran za održavanje homeostaze tekućine u tijelu aktivno regulira svoje unutarnje osmotskog tlaka. Njegova je svrha održavanje odgovarajuće količine i osmolarne koncentracije različitih bioloških odjeljaka, što je bitno za pravilno funkcioniranje organizama.

Biološka voda može se smatrati distribuiranom u odjeljke koji uključuju staničnu unutrašnjost (unutarstanični odjeljak), a u slučaju višećelijskih organizama, tekućinu koja okružuje stanice (izvanstanično ili međuprostorno odjeljenje).

Kretanje vode i jona u slatkovodnoj ribi telostus (Izvor: Raver, Duane; modificirao Biezl (Vlastito djelo), nedefinirano Prevedeno na španjolski jezik - Cristina busch (razgovor) 20:53, 1. rujna 2014. (UTC) via Wikimedia Commons)

Postoji i kod složenijih organizama intravaskularni odjeljak koji dovodi unutar i vanćelijsku tekućinu u kontakt s vanjskim okruženjem. Ta su tri odjeljka odvojena biološkim membranama selektivne propustljivosti koje omogućuju slobodan prolazak vode i u većoj ili manjoj mjeri ograničavaju prolazak čestica koje se nalaze u otopini u toj tekućini.

I voda i neke sitne čestice mogu se slobodno kretati kroz pore u membrani, difuzijom i prateći njihove gradijente koncentracije. Ostale, veće ili električno nabijene, mogu prolaziti samo s jedne strane na drugu koristeći druge molekule koje služe kao prijevozno sredstvo.

Osmotski procesi se odnose na pomicanje vode s jednog mjesta na drugo nakon njegovog gradijenta. Odnosno, kreće se od odjeljka u kojem je najviše koncentrirana do onoga u kojem je njegova koncentracija manja.

Voda je koncentriranija na mjestu gdje je osmolarna koncentracija (koncentracija osmotski aktivnih čestica) niža i obrnuto. Kaže se da voda prelazi s mjesta s niskom osmolarnom koncentracijom na drugo s višom osmolarnom koncentracijom.

Živa bića razvila su složene mehanizme za kontrolu osmotske ravnoteže u svojoj unutrašnjosti i za regulaciju procesa ulaska i izlaska vode, regulirajući ulazak i / ili izlazak rastvora, a na to se odnosi osmoregulacija.

Što je osmoregulacija?

Glavni cilj osmotske regulacije je prilagoditi ulaz i izlaz vode i otapala tako da volumen i sastav odjeljaka tekućine ostaju konstantni.

U tom smislu mogu se razmatrati dva aspekta, jedan razmjena između organizma i okoliša, a drugi razmjena između različitih odjeljaka tijela.

Ulazak i izlazak vode i otapala odvija se različitim mehanizmima:

-U slučaju kod viših kralježnjaka, na primjer, dohodak se regulira unosom vode i rastvora, što ovisi o aktivnosti živčanog i endokrinog sustava, koje također interveniraju u regulaciji bubrežno izlučivanje ovih tvari.

-U slučaju vaskularnih biljaka, apsorpcija vode i otapala nastaje zahvaljujući procesima evapotranspiracije koji se odvijaju u lišću. Ti procesi "povlače" vodeni stup i pokreću njegovo kretanje prema gore kroz biljku od korijena, što ima veze s vodenim potencijalom.

Izmjena i ravnoteža između različitih odjeljaka organizma događa se nakupljanjem otopljenih tvari u jednom ili drugom odjeljku njihovim aktivnim transportom. Na primjer, povećanje otopljenih tvari u stanicama određuje kretanje vode prema njima i povećanje njihovog volumena.

Ravnoteža se, u ovom slučaju, sastoji od održavanja unutarćelijske osmolarne koncentracije koja je dovoljna za održavanje konstantnog volumena stanica, a to se postiže zahvaljujući sudjelovanju proteina s različitim transportnim aktivnostima, među kojima se ističu pumpe ATPase i drugi transporteri.,

Osmoregulacija u biljkama

Biljkama je potrebna voda za život u istoj mjeri kao i životinje i drugi jednostanični organizmi. U njima je, kao i u svim živim bićima, voda ključna za provođenje svih metaboličkih reakcija povezanih s rastom i razvojem, koje imaju veze s održavanjem oblika i turgora njihovih stanica.

Tijekom svog života izloženi su promjenjivim vodenim uvjetima koji ovise o okruženju koje ih okružuje, posebice o atmosferskoj vlažnosti i razinama sunčevog zračenja.

U biljnim organizmima osmoregulacija ispunjava funkciju održavanja turgor potencijala nakupljanjem ili smanjenjem rastvora kao odgovor na vodeni stres, što im omogućava da nastave.

Kretanje vode u korijenskim stanicama (simplastični transport i apoplastični transport) (Izvor: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

Voda pronađena između vlasi korijena i endoderme teče između stanica korijena kroz izvanstanični odjeljak poznat kao apoplast (apoplastični transport) ili kroz citoplazmatske veze (pojednostavljeni transport), dok se ne filtrira zajedno s ionima i minerala u stanice endodermisa, a zatim putuje u vaskularne snopove.

Kako se voda i mineralni hranjivi sastojci prenose iz tla korijenom u zračne organe, stanice različitih tkiva tijela "uzimaju" količine vode i količine topljenih tvari potrebnih za ispunjavanje svojih funkcija.

U biljkama, kao i u mnogim višim organizmima, procesi ulaska i izbacivanja vode reguliraju se tvarima koji reguliraju rast (fitohormoni) koji moduliraju reakcije na različite uvjete okoliša i druge unutarnje čimbenike.

- Vodni potencijal i potencijal tlaka

Budući da je unutarćelijska koncentracija otopljenih tvari u biljnim stanicama veća od njihove okoline, voda ima tendenciju difuzije osmozom prema unutrašnjosti sve dok pritisak pritiska koji vrši stanična stijenka to dopušta i to je ono što čini stanice stanice su čvrste ili krute.

Vodeni potencijal jedan je od faktora koji sudjeluju u razmjeni vode obje biljke s okolinom i ćelija njihovih tkiva.

To se odnosi na mjerenje smjera protoka vode između dva odjeljka i uključuje zbroj osmotskog potencijala s tlačnim potencijalom koji vrši stanična stijenka.

U biljkama, s obzirom da je koncentracija unutarstaničnog rastvora obično veća od koncentracije izvanćelijskog okruženja, osmotski potencijal je negativan broj; dok je potencijal tlaka obično pozitivan.

Niži je osmotski potencijal, negativniji je vodeni potencijal. Ako se smatra stanicom, tada se kaže da će voda u nju ući nakon svog potencijalnog gradijenta.

Osmoregulacija u životinjama

Višećelijski kralježnjaci i beskralješnjaci koriste različite sustave za održavanje unutarnje homeostaze, što u strogoj ovisnosti o staništu koje zauzimaju; to jest, adaptivni mehanizmi su različiti između slane vode, slatke vode i kopnenih životinja.

Različite prilagodbe često ovise o specijaliziranim organima za osmoregulaciju. U prirodi su najpoznatiji nefridijalni organi koji su specijalizirane ekskretorne strukture koje funkcioniraju kao sustav cijevi koje se otvaraju prema van kroz pore nazvane nefridiopore.

Plosnati crvi imaju takve strukture poznate kao protonefridiji, dok annelidi i mekušci imaju metanefridije. Insekti i pauci imaju inačicu nefridijalnih organa zvanih Malpighi tubule.

Kod kralježnjaka se postiže osmoregulacijski i izlučni sustav, koji se uglavnom sastoji od bubrega, ali živčani i endokrini sustav, probavni sustav, pluća (ili škrge) i koža također sudjeluju u tom procesu održavanja vodene ravnoteže.

- vodene životinje

Morski beskralježnjaci smatraju se osmo-adaptivnim organizmima, jer su njihova tijela u osmotskoj ravnoteži s vodom koja ih okružuje. Voda i soli ulaze i izlaze difuzijom kada se promijene vanjske koncentracije.

Beskralježnjaci koji žive u estuarijima gdje koncentracija fiziološke otopine pokazuje znatna fluktuacija poznata su kao osmoregulacijski organizmi, budući da imaju složenije mehanizme regulacije zbog činjenice da je koncentracija soli u njihovoj unutrašnjosti različita od koncentracije u vodi u kojoj žive.

Slatkovodne ribe imaju koncentraciju fiziološke otopine u svojoj unutrašnjosti koja je puno veća od one vode koja ih okružuje, tako da puno vode ulazi u njihovu unutrašnjost osmozom, ali to se izlučuje u obliku razrijeđene mokraće.

Uz to, neke vrste riba imaju škržne ćelije za ulazak soli.

Morski kralježnjaci, čija je koncentracija soli niža od one u njihovom okolišu, vodu dobivaju pijući je iz mora i istječu višak soli u mokraći. Mnoge morske ptice i gmizavci imaju "solne žlijezde" koje koriste za oslobađanje viška soli koju dobivaju nakon pijenja morske vode.

Većina morskih sisavaca guta slanu vodu kada se hrane, ali njihova unutrašnjost obično ima nižu koncentraciju soli. Mehanizam koji se koristi za održavanje homeostaze je proizvodnja urina s velikom koncentracijom soli i amonijaka.

Razlika u osmoregulaciji između biljaka i životinja

Idealno stanje biljne stanice znatno se razlikuje od stanja životinjske stanice, činjenica koja je povezana s prisutnošću stanične stanice koja sprečava prekomjerno širenje stanice zbog prodora vode.

U životinja je unutarćelijski prostor u osmotskoj ravnoteži s izvanstaničnim tekućinama, a za održavanje ovog stanja odgovorni su procesi osmoregulacije.

S druge strane biljne stanice zahtijevaju turgor, što postižu zadržavanjem unutarćelijske tekućine koncentriranijom od svoje okoline, zbog čega voda teže ulazi u njih.

Primjeri

Uz sve gore razmatrane slučajeve, dobar primjer osmogulacijskih sustava je onaj koji se nalazi u ljudskom tijelu:

Održavanje normalnog volumena i osmolarnosti tjelesnih tekućina kod ljudi uključuje ravnotežu između unosa i izlaza vode i rastvora, tj. Ravnoteže u kojoj je unos jednak izlazu.

Budući da je glavni izvanstanični rastvor natrij, regulacija volumena i osmolarnosti izvanstanične tekućine gotovo isključivo ovisi o ravnoteži vode i natrija.

Voda ulazi u tijelo putem hrane i tekućina koje konzumira (čija regulacija ovisi o mehanizmima žeđi), a stvara se iznutra kao rezultat oksidacijskih procesa u hrani (metabolička voda).

Do izlaza vode dolazi zbog neosjetljivih gubitaka, znoja, izmeta i mokraće. Količina izlučenog urina regulirana je razinom antidiuretskog hormona (ADH) u plazmi.

Natrij ulazi u tijelo putem gutane hrane i tekućine. Izgubi se kroz znoj, izmet i mokraću. Gubitak putem urina jedan je od mehanizama za regulaciju tjelesnog sadržaja natrija i ovisi o svojstvenoj funkciji bubrega, koju regulira hormon aldosteron.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Bitna stanična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulacija u biljkama: posljedice za poljoprivredu. Amer. Zool., 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulacija i vodeni stres u višim biljkama. Ann. Rev. biljni fiziol., 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Uvod u botaniku (1. izd.). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Fiziološke osnove medicinske prakse (12. izd.). Mexico DF: Uredništvo Médica Panamericana.