Osmoregulaation määritelmä ja selitys

Osmoregulaatio on aktiivinen osmoottisen paineen säätö tasapainon ylläpitämiseksi vedestä ja elektrolyytit organismissa. Kontrolli osmoottinen paine tarvitaan biokemiallisten reaktioiden suorittamiseen ja säilyttämiseen homeostaasin.

Osmoosi on liuotinmolekyylien liikkuminen puoliläpäisevän kalvon läpi alueelle, jolla on korkeampi liuennut konsentraatio. Osmoottinen paine on estämiseksi tarvittava ulkoinen paine liuotin kalvon ylittämisestä. Osmoottinen paine riippuu liuenneiden hiukkasten pitoisuuksista. Organismissa liuotin on vesi ja liuenneet hiukkaset ovat pääasiassa liuenneita suoloja ja muita ioneja, koska ne ovat suurempia molekyylejä (proteiinit ja polysakkaridit) ja ei-polaariset tai hydrofobiset molekyylit (liuenneet kaasut, lipidit) eivät läpäise puoliläpäisevää kalvo. Vesi- ja elektrolyyttitasapainon ylläpitämiseksi organismit erittävät ylimääräistä vettä, liukenevia molekyylejä ja jätteitä.

Osmoregulaatioon käytetään kahta strategiaa - vaatimustenmukaisuus ja sääntely.

Osmokonformeerit käyttävät aktiivisia tai passiivisia prosesseja vastaamaan sisäisiä osmolaarisuus ympäristölle. Tämä näkyy yleisesti meren selkärangattomissa, joiden sisäinen osmoottinen paine on sama niiden solut ulkovetenä, vaikka liuenneiden aineiden kemiallinen koostumus voi olla eri.

Osmoregulaattorit säätelevät sisäistä osmoottista painetta siten, että olosuhteet pidetään tiukasti säännellyllä alueella. Monet eläimet ovat osmoregulaattoreita, mukaan lukien selkärankaiset (kuten ihmiset).

Bakteerit - Kun osmolaarisuus kasvaa bakteerien ympärillä, ne voivat käyttää kuljetusmekanismeja absorboidakseen elektrolyyttejä tai pieniä orgaanisia molekyylejä. Osmoottinen stressi aktivoi geenit tietyissä bakteereissa, jotka johtavat osmoprotektiivisten molekyylien synteesiin.

alkueläimet - protists Käytä supistuvia tyhjiöitä kuljettamaan ammoniakkia ja muita erittäviä jätteitä sytoplasmasta solukalvoon, missä vakuoli avautuu ympäristölle. Osmoottinen paine pakottaa veden sytoplasmaan, kun taas diffuusio ja aktiivinen kuljetus säätelevät veden ja elektrolyyttien virtausta.

kasvit - Korkeammat kasvit käyttävät lehtien alapuolella olevaa stomataa vedenhukan hallitsemiseksi. Kasvisolut luottavat tyhjiöihin sytoplasman osmolaarisuuden säätelemiseksi. Hydratoituneessa maaperässä (mesofyyteissä) asuvat kasvit kompensoivat helposti veren poistumisesta kadonneen veden absorboimalla enemmän vettä. Kasvien lehdet ja varsi voidaan suojata liiallisilta vesihäviöiltä vahamaisella ulkokerroksella, jota kutsutaan kynsinauhaksi. Kasveissa, jotka asuvat kuivissa elinympäristöissä (kserofyyteissä), varastoidaan vettä tyhjiössä, niissä on paksut kynsinauhat ja niillä on rakenteellisia modifikaatioita (ts. neulanmuotoiset lehdet, suojattu stomata) suojaamaan vedeltä menetys. Suolaisessa ympäristössä asuvien kasvien (halofyytit) on säänneltävä vedenoton / menetyksen lisäksi myös suolan vaikutusta osmoottiseen paineeseen. Jotkut lajit varastoivat suoloja juuriinsa, joten matala vesipotentiaali vetää liuottimen sisään Osmosis. Suola voi erittyä lehdille vesimolekyylien sieppaamiseksi lehden solujen imeytymistä varten. Vedessä tai kosteassa ympäristössä (hydrofyytit) elävät kasvit voivat imeä vettä koko pintaansa.

Eläimet - Eläimet käyttävät erittymisjärjestelmää ympäristöön menetetyn vesimäärän hallintaan ja ylläpitämiseen osmoottinen paine. Proteiinin aineenvaihdunta tuottaa myös jätemolekyylejä, jotka voivat häiritä osmoottista painetta. Osmoregulaatiosta vastaavat elimet ovat riippuvaisia ​​lajeista.

Ihmisillä ensisijainen elin, joka säätelee vettä, on munuainen. Vesi, glukoosi ja aminohapot voidaan absorboida munuaisten glomerulaarisuodoksesta tai se voi jatkua virtsajohtimien kautta virtsarakon sisään erittyäkseen virtsaan. Tällä tavalla munuaiset ylläpitävät veren elektrolyyttitasapainoa ja säätelevät myös verenpainetta. Imeytymistä säätelevät hormonit aldosteroni, antidiureettinen hormoni (ADH) ja angiotensiini II. Ihmiset menettävät myös vettä ja elektrolyyttejä hikoilun kautta.

Aivojen hypotalamuksen osmoreseptorit seuraavat veden potentiaalin muutoksia, hallitseen janoa ja erittäen ADH: ta. ADH varastoituu aivolisäkkeeseen. Kun se vapautetaan, se kohdistuu endoteelisoluihin munuaisten nefroneissa. Nämä solut ovat ainutlaatuisia, koska niissä on akvaporiineja. Vesi voi kulkea suoraan vesaporiinien läpi sen sijaan, että joutuisi liikkumaan solukalvon lipidikerroksen läpi. ADH avaa akvaporiinien vesikanavat, sallien veden virtauksen. Munuaiset imevät edelleen vettä ja palauttavat sen verenkiertoon, kunnes aivolisäke lakkaa vapauttamasta ADH: ta.