OSMOREGULERING: HVAD ER DET I PLANTER, I DYR, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Den osmoregulering er en proces, der er ansvarlig for at opretholde homeostase af fluider i et legeme ved aktivt at regulere sin interne osmotiske tryk. Dets formål er at opretholde tilstrækkelige mængder og osmolære koncentrationer af de forskellige biologiske rum, hvilket er vigtigt for, at organismer fungerer korrekt.

Biologisk vand kan betragtes som distribueret i rum, der inkluderer celleindersiden (intracellulært rum) og, i tilfælde af multicellulære organismer, væsken, der omgiver cellerne (ekstracellulært eller interstitiel rum).

Bevægelse af vand og ioner i ferskvands-telostusfisk (Kilde: Raver, Duane; ændret af Biezl (Eget arbejde), udefineret. Oversat til spansk af –Cristina busch (tale) 20:53, 1. september 2014 (UTC) via Wikimedia Commons)

Der er også i mere komplekse organismer et intravaskulært rum, der bringer intra- og ekstracellulær væske i kontakt med det ydre miljø. Disse tre rum adskilles ved selektiv permeabilitet biologiske membraner, der tillader fri passage af vand og begrænser passagen af ​​partikler, der findes i opløsningen i denne væske i mere eller mindre grad.

Både vand og nogle små partikler kan bevæge sig frit gennem porer i membranen, ved diffusion og følge deres koncentrationsgradienter. Andre, større eller elektrisk ladede, kan kun passere fra den ene side til den anden ved hjælp af andre molekyler, der tjener som transportmiddel.

Osmotiske processer har at gøre med bevægelse af vand fra et sted til et andet efter dets koncentrationsgradient. Det vil sige, det bevæger sig fra det rum, hvor hun er mest koncentreret til det, hvor hendes koncentration er mindre.

Vand er mere koncentreret, hvor den osmolære koncentration (koncentration af osmotisk aktive partikler) er lavere og vice versa. Vandet siges derefter at bevæge sig fra et sted med en lav osmolar koncentration til et andet med en højere osmolar koncentration.

Levende væsener har udviklet komplekse mekanismer til at kontrollere den osmotiske balance i deres indre og regulere processerne med vandindtræden og -udgang, regulere indtræden og / eller udgangen af ​​opløste stoffer, og det er, hvad osmoregulering henviser til.

Hvad er osmoregulering?

Hovedformålet med osmotisk regulering er at justere indløbet og udløbet af vand og opløste stoffer, så både volumen og sammensætning af de flydende rum forbliver konstant.

I denne forstand kan to aspekter overvejes, den ene udvekslingen mellem organismen og miljøet og den anden udvekslingen mellem de forskellige rum i kroppen.

Indtræden og udgangen af ​​vand og opløste stoffer sker ved forskellige mekanismer:

-I tilfælde af højere hvirveldyr, for eksempel, reguleres indkomsten af ​​indtagelse af vand og opløste stoffer, et problem, som igen afhænger af aktiviteten i nervesystemet og endokrine systemer, som også griber ind i reguleringen af renal udskillelse af disse stoffer.

-I tilfælde af karplanter forekommer absorption af vand og opløste stoffer takket være evapotranspirationsprocesserne, der finder sted i bladene. Disse processer "trækker" vandsøjlen og driver dens opadgående bevægelse gennem planten fra rødderne, hvilket har at gøre med vandpotentialet.

Udvekslingen og balancen mellem de forskellige rum i organismen sker ved akkumulering af opløste stoffer i et eller andet rum gennem deres aktive transport. For eksempel bestemmer stigningen i opløste stoffer inde i celler bevægelsen af ​​vand mod dem og stigningen i deres volumen.

Balancen består i dette tilfælde af at opretholde en intracellulær osmolar koncentration, der er tilstrækkelig til at opretholde et konstant cellevolumen, og dette opnås takket være deltagelse af proteiner med forskellige transportaktiviteter, blandt hvilke ATPase-pumper og andre transportører skiller sig ud..

Osmoregulering i planter

Planter har brug for vand for at leve i samme omfang som dyr og andre encellede organismer. I dem, som i alle levende væsener, er vand vigtigt for at udføre alle de metaboliske reaktioner, der er relateret til vækst og udvikling, og som har at gøre med at opretholde formen og turgoren i deres celler.

I løbet af deres liv udsættes de for variable hydriske forhold, der afhænger af miljøet, der omgiver dem, specifikt af atmosfærisk fugtighed og niveauerne af solstråling.

I planteorganismer udfylder osmoregulering funktionen af ​​at opretholde turgorpotentialet gennem akkumulering eller reduktion af opløste stoffer som reaktion på vandspænding, hvilket gør det muligt for dem at fortsætte med at vokse.

Bevægelse af vand i rodceller (enkel transport og apoplastisk transport) (Kilde: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

Vandet fundet mellem rodhårene og endodermis flyder mellem rodcellerne gennem et ekstracellulært rum, kendt som apoplast (apoplastisk transport) eller gennem cytoplasmatiske forbindelser (enkel transport), indtil det filtreres sammen med ioner og mineraler ind i cellerne i endodermis og rejser derefter til de vaskulære bundter.

Idet vand og mineralnæringsstoffer transporteres fra jorden af ​​roden til antenneorganerne, "celler" i kroppens forskellige væv "indtager" mængderne vand og mængderne af opløste stoffer, der er nødvendige for at opfylde deres funktioner.

I planter, som i mange højere organismer, reguleres processerne med vandindtræden og udvisning af vækstregulerende stoffer (fytohormoner), som modulerer reaktioner på forskellige miljøforhold og andre iboende faktorer.

- Vandpotentiale og trykpotentiale

Da den intracellulære koncentration af opløste stoffer i planteceller er højere end i deres miljø, har vand en tendens til at diffundere ved osmose mod det indre, indtil det trykpotentiale, der udøves af cellevæggen, tillader det, og det er dette, der gør cellerne celler er faste eller turgide.

Vandpotentialet er en af ​​de faktorer, der er involveret i vandudvekslingen af ​​både planter med deres miljø og cellerne i deres væv med hinanden.

Det har at gøre med måling af retning af vandstrømmen mellem to rum og omfatter summen af ​​det osmotiske potentiale med det trykpotentiale, der udøves af cellevæggen.

I planter, da den intracellulære opløste koncentration normalt er højere end koncentrationen af ​​det ekstracellulære miljø, er det osmotiske potentiale et negativt tal; mens trykpotentialet normalt er positivt.

Jo lavere det osmotiske potentiale er, desto mere negativt er vandpotentialet. Hvis det betragtes som en celle, siges det, at vandet kommer ind i det efter dets potentielle gradient.

Osmoregulering hos dyr

Multicellulære hvirveldyr og hvirvelløse dyr bruger forskellige systemer til at opretholde intern homeostase, dette i streng afhængighed af det habitat, de optager; det vil sige, de adaptive mekanismer er forskellige mellem saltvand, ferskvand og landdyr.

De forskellige tilpasninger afhænger ofte af specialiserede organer til osmoregulering. I naturen er de mest almindelige kendt som nefridiske organer, som er specialiserede ekskretoriske strukturer, der fungerer som et rørsystem, der åbnes udefra gennem porer, der kaldes nephridioporer.

Fladeorme har sådanne strukturer, der er kendt som protonephridiums, mens annelider og bløddyr har metanephridia. Insekter og edderkopper har en version af nefridiske organer kaldet Malpighi Tubules.

Hos hvirveldyr opnås et osmoregulerende og ekskretionssystem, hovedsageligt sammensat af nyrerne, men nervesystemet og det endokrine system, fordøjelsessystemet, lungerne (eller gællerne) og huden deltager også i denne proces med at bevare vandbalancen.

- Vanddyr

Marine hvirvelløse dyr betragtes som osmo-adaptive organismer, da deres kroppe er i osmotisk ligevægt med vandet, der omgiver dem. Vand og salte kommer ind og forlader ved diffusion, når eksterne koncentrationer ændres.

Virvelløse dyr, der lever i flodmundinger, hvor saltvandskoncentrationen viser betydelige udsving, er kendt som osmoregulerende organismer, da de har mere komplekse reguleringsmekanismer, fordi koncentrationen af ​​salte i deres indre er forskellig fra vandet, hvor de bor.

Ferskvandsfisk har en saltkoncentration i deres indre, som er meget højere end vandet, der omgiver dem, så meget vand kommer ind i deres indre ved osmose, men dette udskilles i form af fortyndet urin.

Derudover har nogle arter af fisk gilleceller til indføring af salt.

Marine hvirveldyr, hvis saltkoncentration er lavere end deres miljø, får vand ved at drikke det fra havet og udvise overskydende salt i deres urin. Mange marine fugle og krybdyr har "saltkirtler", som de bruger til at frigive overskydende salt, som de får efter at have drukket havvand.

De fleste havpattedyr indtager saltvand, når de foder, men deres indre har normalt en lavere koncentration af salt. Mekanismen, der bruges til at opretholde homeostase, er produktion af urin med en høj koncentration af salte og ammoniak.

Forskel i osmoregulering mellem planter og dyr

En idealcelle for en plantecelle adskiller sig markant fra en dyrecelle, en kendsgerning, der er relateret til tilstedeværelsen af ​​cellevæggen, der forhindrer overdreven ekspansion af cellen på grund af vandindtrængning.

Hos dyr er det intracellulære rum i osmotisk ligevægt med ekstracellulære væsker, og osmoreguleringsprocesser er ansvarlige for at opretholde denne tilstand.

Planteceller kræver på den anden side turgor, hvilket de opnår ved at holde den intracellulære væske mere koncentreret end dens omgivelser, hvorfor vand har en tendens til at komme ind i dem.

eksempler

Ud over alle de tilfælde, der er omtalt ovenfor, er et godt eksempel på osmoreguleringssystemer det, der findes i den menneskelige krop:

Hos mennesker indebærer opretholdelse af det normale volumen og osmolaritet af kropsvæsker en balance mellem input og output af vand og opløste stoffer, dvs. en ligevægt, hvor input er lig med output.

Da det ekstracellulære hovedopløsningsmiddel er natrium, afhænger regulering af volumen og osmolariteten af ​​den ekstracellulære væske næsten udelukkende af balancerne mellem vand og natrium.

Vand trænger ind i kroppen gennem mad og væsker, der forbruges (hvis regulering afhænger af mekanismerne for tørst) og produceres internt som et resultat af oxidationsprocesser i fødevarer (stofskiftevand).

Vandets udgang sker ved ufølsomme tab, ved sved, fæces og urin. Uden udskillelse af urin reguleres af plasmakoncentrationen af ​​antidiuretisk hormon (ADH).

Natrium kommer ind i kroppen gennem indtaget mad og væsker. Det går tabt gennem sved, fæces og urin. Dens tab gennem urinen er en af ​​mekanismerne til at regulere kroppens natriumindhold og afhænger af nyrens egen funktion, reguleret af hormonet aldosteron.

Referencer

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Væsentlig cellebiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulering i planter: implikationer for landbrug. Arner. Zool. 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulering og vandspænding i højere planter. Ann. Præsten Plant Physiol. 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introduktion til botanik (1. udg.). Pearson Uddannelse.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5. udg.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Fysiologiske baser i medicinsk praksis (12. udg.). Mexico DF: Redaktion Médica Panamericana.