Определение и объяснение осморегуляции

Осморегуляция - это активная регуляция осмотического давления для поддержания баланса воды и электролиты в организме. Контроль над осмотическое давление необходим для выполнения биохимических реакций и сохранения гомеостаз.

Осмос - это движение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в область с более высоким концентрация растворенного вещества. Осмотическое давление - это внешнее давление, необходимое для предотвращения растворитель от пересечения мембраны. Осмотическое давление зависит от концентрации растворенных частиц. В организме растворителем является вода, а растворенные частицы - это в основном растворенные соли и другие ионы, так как более крупные молекулы (белки и полисахариды) и неполярные или гидрофобные молекулы (растворенные газы, липиды) не пересекают полупроницаемую Мембрана. Для поддержания водно-электролитного баланса организмы выделяют избыток воды, растворенные молекулы и отходы.

Есть две стратегии, используемые для осморегуляции - согласующая и регулирующая.

Осмоконформеры используют активные или пассивные процессы, чтобы соответствовать их внутренним осмолярность к окружающей среде. Это обычно наблюдается у морских беспозвоночных, которые имеют такое же внутреннее осмотическое давление внутри их клетки как внешняя вода, хотя химический состав растворенных веществ может быть разные.

Осморегуляторы контролируют внутреннее осмотическое давление, так что условия поддерживаются в строго регулируемом диапазоне. Многие животные являются осморегуляторами, в том числе позвоночные (как люди).

бактерии - Когда осмолярность увеличивается вокруг бактерий, они могут использовать транспортные механизмы для поглощения электролитов или небольших органических молекул. Осмотический стресс активирует гены определенных бактерий, которые приводят к синтезу молекул осмопротектора.

протозоа - Протисты использовать сократительные вакуоли для транспортировки аммиака и других экскреторных отходов из цитоплазмы в клеточную мембрану, где вакуоль открывается в окружающую среду. Осмотическое давление заставляет воду проникать в цитоплазму, а диффузия и активный транспорт контролируют поток воды и электролитов.

растения - Высшие растения используют устья на нижней стороне листьев, чтобы контролировать потерю воды. Растительные клетки используют вакуоли для регуляции осмолярности цитоплазмы. Растения, которые живут в гидратированной почве (мезофиты), легко компенсируют потерю воды при транспирации, поглощая больше воды. Листья и стебли растений могут быть защищены от чрезмерной потери воды восковым наружным покрытием, называемым кутикулой. Растения, которые живут в сухих местообитаниях (ксерофитах), хранят воду в вакуолях, имеют толстые кутикулы и могут иметь структурные модификации (то есть игольчатые листья, защищенные устьица) для защиты от воды потеря. Растения, которые живут в соленой среде (галофиты), должны регулировать не только потребление / потерю воды, но также влияние соли на осмотическое давление. Некоторые виды накапливают соли в своих корнях, поэтому низкий потенциал воды притягивает растворитель через осмос. Соль может выводиться на листья, чтобы удерживать молекулы воды для поглощения клетками листьев. Растения, которые живут в воде или влажной среде (гидрофиты), могут поглощать воду по всей своей поверхности.

животные - Животные используют выделительную систему, чтобы контролировать количество воды, которая теряется в окружающей среде, и поддерживать осмотическое давление. Белковый обмен также генерирует молекулы отходов, которые могут нарушить осмотическое давление. Органы, которые отвечают за осморегуляцию, зависят от вида.

У людей основным органом, который регулирует воду, является почка. Вода, глюкоза и аминокислоты могут реабсорбироваться из клубочкового фильтрата в почках или могут поступать через мочеточники в мочевой пузырь для выведения с мочой. Таким образом, почки поддерживают электролитный баланс крови, а также регулируют кровяное давление. Абсорбция контролируется гормонами альдостероном, антидиуретическим гормоном (АДГ) и ангиотензином II. Люди также теряют воду и электролиты через пот.

Осморецепторы в гипоталамусе мозга контролируют изменения водного потенциала, контролируют жажду и секретируют АДГ. АДГ хранится в гипофизе. Когда это выпущено, это предназначается для эндотелиальных клеток в нефронах почек. Эти клетки уникальны тем, что в них есть аквапорины. Вода может проходить через аквапорины напрямую, а не через липидный бислой клеточной мембраны. ADH открывает водные каналы аквапоринов, позволяя воде течь. Почки продолжают поглощать воду, возвращая ее в кровоток, пока гипофиз не прекратит выделять АДГ.