OSMOREGULATION: VAD ÄR DET, I VÄXTER, I DJUR, EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den osmoregulation är en process som är ansvarig för att upprätthålla homeostas av vätskor i en kropp genom att aktivt reglera dess inre osmotiskt tryck. Syftet är att bibehålla tillräckliga volymer och osmolära koncentrationer av de olika biologiska facken, vilket är viktigt för att organismer ska fungera korrekt.

Biologiskt vatten kan betraktas som distribuerat i fack som inkluderar cellens inre (intracellulära fack) och, i fallet med flercelliga organismer, vätskan som omger cellerna (extracellulärt eller interstitiellt fack).

Rörelse av vatten och joner i sötvatten-telostusfisk (Källa: Raver, Duane; modifierad av Biezl (Eget arbete), odefinierad. Översatt till spanska av –Cristina busch (samtal) 20:53, 1 september 2014 (UTC) via Wikimedia Commons )

Det finns också, i mer komplexa organismer, ett intravaskulärt fack som leder intra och extracellulär vätska i kontakt med den yttre miljön. Dessa tre fack separeras av selektiva biologiska permeabilitetsmembran som tillåter fri passage av vatten och begränsar passagen av partiklar som finns i lösningen i den vätskan i mer eller mindre utsträckning.

Både vatten och några små partiklar kan röra sig fritt genom porerna i membranet, genom diffusion och följa deras koncentrationsgradienter. Andra, större eller elektriskt laddade, kan bara passera från ena sidan till den andra med andra molekyler som fungerar som transportmedel.

Osmotiska processer har att göra med rörelse av vatten från en plats till en annan efter dess koncentrationsgradient. Det vill säga, det rör sig från facket där hon är mest koncentrerad till det där hennes koncentration är mindre.

Vatten är mer koncentrerat på den plats där den osmolära koncentrationen (koncentrationen av osmotiskt aktiva partiklar) är lägre och vice versa. Vattnet sägs sedan flytta från ett ställe med en låg osmolär koncentration till en annan med en högre osmolär koncentration.

Levande varelser har utvecklat komplexa mekanismer för att kontrollera den osmotiska balansen i deras inre och reglera processerna för in- och utlopp av vatten, reglera inträde och / eller utlopp av lösta ämnen, och det är detta osmoregulering hänvisar till.

Vad är osmoregulation?

Huvudsyftet med osmotisk reglering är att justera inloppet och utloppet av vatten och lösta ämnen så att både volym och sammansättning av vätskefacken förblir konstant.

I denna mening kan två aspekter beaktas, den ena utbytet mellan organismen och miljön och den andra utbytet mellan kroppens olika fack.

Inträde och utlopp av vatten och lösta ämnen sker med olika mekanismer:

-I fallet med högre ryggradsdjur, till exempel, regleras inkomst av intag av vatten och lösta ämnen, en fråga som i sin tur beror på nervsystemets och endokrina systemens aktivitet, som också ingriper i regleringen av utsöndring av njurarna av dessa ämnen.

-I fallet med kärlväxter sker absorptionen av vatten och lösta ämnen tack vare evapotranspirationsprocesserna som sker i bladen. Dessa processer "drar" vattenspelaren och driver dess uppåtgående rörelse genom växten från rötter, vilket har att göra med vattenpotentialen.

Utbytet och balansen mellan de olika facken i organismen sker genom ansamling av lösta ämnen i ett eller annat fack genom deras aktiva transport. Till exempel bestämmer ökningen av lösta ämnen inuti celler rörelsen av vatten mot dem och ökningen i deras volym.

Balansen består i detta fall av att upprätthålla en intracellulär osmolär koncentration som är tillräcklig för att upprätthålla en konstant cellvolym och detta uppnås tack vare deltagande av proteiner med olika transportaktiviteter, bland vilka ATPase-pumpar och andra transportörer sticker ut. .

Osmoregulation i växter

Växter behöver vatten för att leva i samma utsträckning som djur och andra encelliga organismer. I dem, som i alla levande varelser, är vatten viktigt för att genomföra alla metaboliska reaktioner relaterade till tillväxt och utveckling, som har att göra med att bibehålla formen och turgorn i sina celler.

Under deras liv utsätts de för varierande hydriska förhållanden som beror på miljön som omger dem, särskilt av atmosfärisk fuktighet och av solstrålningens nivåer.

I växtorganismer uppfyller osmoregulering funktionen att bibehålla turgorpotentialen genom ackumulering eller minskning av lösta ämnen som svar på vattenspänning, vilket gör att de kan fortsätta växa.

Rörelse av vatten i rotceller (enkel transport och apoplastisk transport) (Källa: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

Vattnet som hittas mellan rothåren och endodermis flyter mellan rotcellerna genom ett extracellulärt fack känt som apoplast (apoplastisk transport) eller genom cytoplasmatiska anslutningar (enkel transport) tills det filtreras tillsammans med joner och mineraler in i cellerna i endodermis och reser sedan till de vaskulära buntarna.

När vatten- och mineralnäringsämnen transporteras från jorden med roten till antennen, tar cellerna i kroppens olika vävnader "in" volymerna av vatten och de mängder lösta ämnen som är nödvändiga för att fullgöra deras funktioner.

I växter, som i många högre organismer, regleras processen för inträde och utdrivning av vatten av tillväxtreglerande ämnen (fytohormoner) som modulerar svar på olika miljöförhållanden och andra inneboende faktorer.

- Vattenpotential och tryckpotential

Eftersom den intracellulära koncentrationen av lösta ämnen i växtceller är högre än i deras miljö, tenderar vatten att diffundera med osmos mot det inre tills tryckpotentialen som utövas av cellväggen tillåter det och det är detta som gör cellerna celler är fast eller turgid.

Vattenpotentialen är en av de faktorer som är involverade i vattenutbytet av både växter med deras miljö och cellerna i deras vävnader med varandra.

Det har att göra med mätningen av riktningen för vattenflödet mellan två avdelningar och innefattar summan av den osmotiska potentialen med den tryckpotential som utövas av cellväggen.

I växter, eftersom den intracellulära lösta koncentrationen vanligtvis är högre än den för den extracellulära miljön, är den osmotiska potentialen ett negativt antal; medan tryckpotentialen vanligtvis är positiv.

Ju lägre den osmotiska potentialen, desto mer negativ är vattenpotentialen. Om det betraktas som en cell sägs det att vattnet kommer in i den efter dess potentiella gradient.

Osmoregulation hos djur

Multicellulära ryggradsdjur och ryggradslösa djur använder olika system för att upprätthålla intern homeostas, detta i strikt beroende av livsmiljön de upptar; det vill säga de anpassningsmekanismerna skiljer sig mellan saltvatten, sötvatten och landdjur.

De olika anpassningarna beror ofta på specialorgan för osmoregulering. I naturen är de vanligaste kända som nefridiska organ, som är specialiserade utsöndringsstrukturer som fungerar som ett system av rör som öppnas på utsidan genom porer som kallas nefridioporer.

Flatworms har sådana strukturer som kallas protonefhridiums, medan annelider och blötdjur har metanephridia. Insekter och spindlar har en version av nefridorgan som kallas Malpighi Tubules.

Hos ryggradsdjur uppnås ett osmoregulatoriskt och utsöndringssystem, huvudsakligen sammansatt av njurarna, men nervsystemet och endokrina systemet, matsmältningssystemet, lungorna (eller gälarna) och huden deltar också i denna process för att bevara vattenbalansen.

- Vattenlevande djur

Marina ryggradslösa djur anses vara osmo-anpassningsbara organismer , eftersom deras kroppar är i osmotisk jämvikt med vattnet som omger dem. Vatten och salter kommer in och lämnar genom diffusion när yttre koncentrationer ändras.

Ryggradslösa djur som lever i flodmynningar där saltkoncentrationen uppvisar betydande fluktuationer är kända som osmoregulatoriska organismer , eftersom de har mer komplexa regleringsmekanismer på grund av att salthalten i deras inre skiljer sig från den där vattnet där de bor.

Sötvattensfisk har en saltkoncentration i sitt inre som är mycket högre än vattnet som omger dem, så att mycket vatten kommer in i deras inre genom osmos, men detta utsöndras i form av utspädd urin.

Dessutom har vissa fiskarter gällande celler för inträde av salt.

Marina ryggradsdjur, vars saltkoncentration är lägre än miljön, får vatten genom att dricka det från havet och utvisa överskott av salt i urinen. Många marina fåglar och reptiler har "saltkörtlar" som de använder för att frigöra överskott av salt som de får efter att ha drickat havsvatten.

De flesta marina däggdjur äter saltvatten när de matar, men deras inre har vanligtvis en lägre saltkoncentration. Mekanismen som används för att upprätthålla homeostas är produktion av urin med en hög koncentration av salter och ammoniak.

Skillnad i osmoregulering mellan växter och djur

Det ideala tillståndet för en växtcell skiljer sig avsevärt från det för en djurcell, ett faktum som är relaterat till närvaron av cellväggen som förhindrar överdriven expansion av cellen på grund av vatteninträngning.

Hos djur är det intracellulära utrymmet i osmotisk jämvikt med extracellulära vätskor och osmoreguleringsprocesser är ansvariga för att bibehålla detta tillstånd.

Växtceller, tvärtom, kräver turgor, vilket de uppnår genom att hålla den intracellulära vätskan mer koncentrerad än deras miljö, så vatten tenderar att komma in i dem.

exempel

Förutom alla fall som diskuterats ovan är ett bra exempel på osmoreguleringssystem det som finns i människokroppen:

Hos människor innebär att upprätthålla den normala volymen och osmolariteten hos kroppsvätskor en balans mellan tillförsel och utmatning av vatten och lösta ämnen, det vill säga en jämvikt där ingången är lika med utgången.

Eftersom det extra extracellulära lösta ämnet är natrium beror reglering av den extracellulära vätskans volym och osmolaritet nästan uteslutande på balanserna mellan vatten och natrium.

Vatten kommer in i kroppen genom mat och vätskor som konsumeras (vars reglering beror på mekanismerna för törst) och produceras internt som ett resultat av oxidationsprocesser i livsmedel (metaboliskt vatten).

Vattnets utlopp sker av okänsliga förluster, svett, avföring och urin. Volymen urin som utsöndras regleras av plasmanivån av antidiuretiskt hormon (ADH).

Natrium kommer in i kroppen genom intaget mat och vätskor. Det går förlorat genom svett, avföring och urin. Dess förlust genom urinen är en av mekanismerna för att reglera kroppens natriuminnehåll och beror på njurens egen funktion, reglerad av hormonet aldosteron.

referenser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Väsentlig cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulation in plants: implikationer för jordbruk. Amer. Zool. 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulering och vattenspänning i högre växter. Ann. Rev. Plant Physiol. 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introduktion till botanik (1: a upplagan). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5: e upplagan). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Fysiologiska baser för medicinsk praxis (12: e upplagan). Mexico DF: Redaktion Médica Panamericana.