OSMOREGULERING: HVA ER DET, I PLANTER, I DYR, EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

Den osmoregulering er en prosess som er ansvarlig for opprettholdelse av homøostase av væsker i et legeme ved aktivt å regulere dens indre osmotisk trykk. Hensikten er å opprettholde tilstrekkelige volumer og osmolare konsentrasjoner av de forskjellige biologiske rommene, noe som er viktig for at organismer skal fungere ordentlig.

Biologisk vann kan betraktes som distribuert i rom som inkluderer celleinteriøret (intracellulært rom) og, i tilfelle av flercellede organismer, væsken som omgir cellene (ekstracellulært eller mellomliggende rom).

Bevegelse av vann og ioner i ferskvanns-telostusfisk (Kilde: Raver, Duane; modifisert av Biezl (Eget arbeid), udefinert. Oversatt til spansk av –Cristina busch (snakk) 20:53, 1 september 2014 (UTC) via Wikimedia Commons )

I mer komplekse organismer er det også et intravaskulært rom som bringer intra- og ekstracellulær væske i kontakt med det ytre miljø. Disse tre rommene er separert med biologiske membraner med selektiv permeabilitet som tillater fri passasje av vann og begrenser passasjen til partikler som finnes i løsningen i den væsken i større eller mindre grad.

Både vann og noen små partikler kan bevege seg fritt gjennom porene i membranen, ved diffusjon og følge deres konsentrasjonsgradienter. Andre, større eller elektrisk ladet, kan bare passere fra den ene siden til den andre ved hjelp av andre molekyler som fungerer som transportmiddel.

Osmotiske prosesser har å gjøre med bevegelse av vann fra et sted til et annet etter konsentrasjonsgradienten. Det vil si at den beveger seg fra kupeen der hun er mest konsentrert til den der konsentrasjonen er mindre.

Vann er mer konsentrert på det stedet der den osmolare konsentrasjonen (konsentrasjonen av osmotisk aktive partikler) er lavere og omvendt. Vannet sies da å bevege seg fra et sted med lav osmolar konsentrasjon til et annet med en høyere osmolar konsentrasjon.

Levende vesener har utviklet komplekse mekanismer for å kontrollere den osmotiske balansen i interiøret og regulere prosessene for inn- og utkjøring av vann, som regulerer inntreden og / eller utløpet av oppløste stoffer, og det er dette osmoregulering refererer til.

Hva er osmoregulering?

Hovedmålet med osmotisk regulering er å justere innløpet og utløpet av vann og oppløste stoffer slik at både volumet og sammensetningen av væskerommene blir konstant.

I denne forstand kan to aspekter tas i betraktning, den ene utvekslingen mellom organismen og miljøet og den andre utvekslingen mellom kroppens forskjellige rom.

Inn- og utløp av vann og oppløste stoffer skjer ved forskjellige mekanismer:

-I tilfelle av dyr med høyere virveldyr reguleres inntekt for eksempel av inntak av vann og oppløste stoffer, noe som igjen avhenger av aktiviteten til nervesystemet og endokrine systemer, som også griper inn i reguleringen av renal utskillelse av disse stoffene.

-I tilfelle av karplanter skjer absorpsjon av vann og oppløste stoffer takket være evapotranspirasjonsprosessene som foregår i bladene. Disse prosessene "trekker" vannsøylen og driver dens oppadgående bevegelse gjennom planten fra røttene, noe som har med vannpotensialet å gjøre.

Utvekslingen og balansen mellom de forskjellige kamrene i organismen skjer ved akkumulering av oppløste stoffer i et eller annet rom gjennom deres aktive transport. For eksempel bestemmer økningen i oppløste stoffer i celler bevegelsen av vann mot dem og økningen i volumet.

Balansen består i dette tilfellet av å opprettholde en intracellulær osmolar konsentrasjon som er tilstrekkelig for å opprettholde et konstant cellevolum, og dette oppnås takket være deltakelse av proteiner med forskjellige transportaktiviteter, hvor ATPase-pumper og andre transportører skiller seg ut. .

Osmoregulering i planter

Planter trenger vann for å leve i samme grad som dyr og andre encellede organismer. I dem, som i alle levende vesener, er vann viktig for å utføre alle metabolske reaksjoner relatert til vekst og utvikling, som har å gjøre med å opprettholde formen og turgoren til cellene.

I løpet av livet blir de utsatt for variable hydriske forhold som er avhengig av miljøet som omgir dem, spesielt av atmosfærisk luftfuktighet og nivåene av solstråling.

I planteorganismer oppfyller osmoregulering funksjonen til å opprettholde turgorpotensialet ved akkumulering eller reduksjon av oppløste stoffer som respons på vannspenning, noe som gjør at de kan fortsette å vokse.

Bevegelse av vann i rotceller (enkel transport og apoplastisk transport) (Kilde: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

Vannet som er funnet mellom rothårene og endodermis strømmer mellom rotcellene gjennom et ekstracellulært rom kjent som apoplast (apoplastisk transport) eller gjennom cytoplasmatiske forbindelser (enkel transport) til det blir filtrert sammen med ioner og mineraler inn i cellene i endodermis og reiser deretter til de vaskulære buntene.

Når vann og mineralnæringsstoffer blir fraktet fra jorda med roten til antenneorganene, "tar celler" i kroppens forskjellige vev "inn" vannmengdene og mengden løst stoff som er nødvendig for å oppfylle funksjonene.

I planter, som i mange høyere organismer, reguleres prosessene for innføring og utvisning av vann av vekstregulerende stoffer (fytohormoner) som modulerer responser til forskjellige miljøforhold og andre iboende faktorer.

- Vannpotensial og trykkpotensial

Siden den intracellulære konsentrasjonen av oppløste stoffer i planteceller er høyere enn omgivelsene, har vann en tendens til å diffundere ved osmose mot det indre inntil trykkpotensialet som utøves av celleveggen tillater det, og det er dette som gjør cellene celler er faste eller turgide.

Vannpotensialet er en av faktorene som er involvert i vannutvekslingen av både planter med omgivelsene og cellene i vevet deres med hverandre.

Det har å gjøre med måling av retning av vannstrømmen mellom to avdelinger og inkluderer summen av det osmotiske potensialet med trykkpotensialet som utøves av celleveggen.

I planter, siden den intracellulære løsemiddelkonsentrasjonen vanligvis er høyere enn den for det ekstracellulære miljøet, er det osmotiske potensialet et negativt tall; mens trykkpotensialet vanligvis er positivt.

Jo lavere det osmotiske potensialet er, desto mer negativt er vannpotensialet. Hvis det regnes som en celle, sies det at vannet vil komme inn i den etter potensiell gradient.

Osmoregulering hos dyr

Flercellede virveldyr og virvelløse dyr bruker forskjellige systemer for å opprettholde intern homeostase, dette i streng avhengighet av habitatet de okkuperer; det vil si at tilpasningsmekanismene er forskjellige mellom saltvann, ferskvann og landdyr.

De forskjellige tilpasningene avhenger ofte av spesialiserte organer for osmoregulering. I naturen er de vanligste kjent som nefridiale organer, som er spesialiserte utskillelsesstrukturer som fungerer som et rørsystem som åpner seg utvendig gjennom porer som kalles nefridioporer.

Flatormer har slike strukturer kjent som protonephridiums, mens annelider og bløtdyr har metanephridia. Insekter og edderkopper har en versjon av nefridiale organer kalt Malpighi Tubules.

Hos virveldyr oppnås et osmoregulatorisk og utskillelsessystem, hovedsakelig sammensatt av nyrene, men nervesystemet og endokrine systemene, fordøyelsessystemet, lungene (eller gjellene) og huden deltar også i denne prosessen for å opprettholde vannbalansen.

- Vanndyr

Marine virvelløse dyr regnes som osmo-adaptive organismer , siden kroppene deres er i osmotisk likevekt med vannet som omgir dem. Vann og salter kommer inn og forlater ved diffusjon når ytre konsentrasjoner endres.

Virvelløse dyr som lever i elvemunninger hvor saltvannskonsentrasjonen viser betydelige svingninger er kjent som osmoregulatoriske organismer , siden de har mer komplekse reguleringsmekanismer på grunn av det faktum at konsentrasjonen av salter i deres indre er forskjellig fra vannet der de bor.

Ferskvannsfisk har en saltkonsentrasjon i sitt indre som er mye høyere enn vannet som omgir dem, slik at mye vann kommer inn i deres indre ved osmose, men dette skilles ut i form av utvannet urin.

I tillegg har noen fiskearter gjelleceller for innføring av salt.

Marine virveldyr, hvis saltkonsentrasjon er lavere enn omgivelsene, får vann ved å drikke det fra havet og utvise overflødig salt i urinen. Mange marine fugler og krypdyr har "saltkjertler" som de bruker for å frigjøre overflødig salt som de får etter å ha drukket sjøvann.

De fleste sjøpattedyr inntak saltvann når de fôrer, men interiøret har vanligvis en lavere saltkonsentrasjon. Mekanismen som brukes for å opprettholde homeostase er produksjon av urin med en høy konsentrasjon av salter og ammoniakk.

Forskjell i osmoregulering mellom planter og dyr

Den ideelle tilstanden til en plantecelle skiller seg betydelig fra den for en dyrecell, et faktum som er relatert til tilstedeværelsen av celleveggen som forhindrer overdreven ekspansjon av cellen på grunn av vanninntrengning.

Hos dyr er det intracellulære rom i osmotisk likevekt med ekstracellulære væsker, og osmoreguleringsprosesser er ansvarlige for å opprettholde denne tilstanden.

Plante celler derimot krever turgor, som de oppnår ved å holde den intracellulære væsken mer konsentrert enn omgivelsene, og det er grunnen til at vann har en tendens til å komme inn i dem.

eksempler

I tillegg til alle tilfellene diskutert over, er et godt eksempel på osmoreguleringssystemer det som finnes i menneskekroppen:

Hos mennesker innebærer å opprettholde det normale volumet og osmolariteten til kroppsvæsker en balanse mellom tilførsel og utgang av vann og oppløste stoffer, det vil si en likevekt der inngangen tilsvarer utgangen.

Siden det ekstracellulære hovedstoffet er natrium, avhenger regulering av volumet og osmolariteten til den ekstracellulære væsken nesten utelukkende på balansene mellom vann og natrium.

Vann kommer inn i kroppen gjennom mat og væsker som forbrukes (reguleringen avhenger av mekanismene for tørst) og produseres internt som et resultat av oksidasjonsprosesser i mat (metabolsk vann).

Utgangen av vannet skjer ved ufølsomme tap, ved svette, avføring og urin. Utskilt volum av urin reguleres av plasmanivået av antidiuretisk hormon (ADH).

Natrium kommer inn i kroppen gjennom inntatt mat og væsker. Det går tapt gjennom svette, avføring og urin. Tapet gjennom urinen er en av mekanismene for å regulere kroppens natriuminnhold og avhenger av nyrens egenfunksjon, regulert av hormonet aldosteron.

referanser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Essensiell cellebiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulering i planter: implikasjoner for landbruket. Amer. Zool. , 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulering og vannspenning i høyere planter. Ann. Rev. Plant Physiol. , 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introduksjon til botanikk (1. utg.). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5. utg.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Fysiologiske baser for medisinsk praksis (12. utg.). Mexico DF: Redaksjonell Médica Panamericana.