Определение и обяснение на осморегулацията

Осморегулацията е активното регулиране на осмотичното налягане за поддържане на баланса от вода и електролити в организма. Контрол на осмотичното налягане е необходим за извършване на биохимични реакции и запазване хомеостаза.

Осмозата е движението на молекулите на разтворителя през полупропусклива мембрана в област, която има по-висока концентрация на разтворители. Осмотичното налягане е външното налягане, необходимо за предотвратяване разтворителя от пресичане на мембраната. Осмотичното налягане зависи от концентрацията на разтворени частици. В организма разтворителят е вода и разтворените частици са главно разтворени соли и други йони, тъй като по-големи молекули (протеини и полизахариди) и неполярни или хидрофобни молекули (разтворени газове, липиди) не преминават през полупропусклива мембрана. За да поддържат водния и електролитния баланс, организмите отделят излишната вода, разтворените молекули и отпадъците.

Има две стратегии, използвани за осморегулация - съответствие и регулиране.

Осмоконформерите използват активни или пасивни процеси, за да съответстват на техните вътрешни осмоларитет спрямо тази на околната среда. Това обикновено се наблюдава при морските безгръбначни, които имат същото вътрешно осмотично налягане вътре клетките им като външна вода, въпреки че химическият състав на разтворените вещества може да бъде различно.

Осморегулаторите контролират вътрешното осмотично налягане, така че условията да се поддържат в строго регулиран диапазон. Много животни са осморегулатори, включително гръбначни (като хора).

Бактерии - Когато осмоларността се увеличава около бактериите, те могат да използват транспортни механизми за абсорбиране на електролити или малки органични молекули. Осмотичният стрес активира гени в определени бактерии, които водят до синтеза на молекули на осмопротектанта.

протозоа - протисти използвайте контрактилни вакуоли за транспортиране на амоняк и други отделителни отпадъци от цитоплазмата до клетъчната мембрана, където вакуолата се отваря към околната среда. Осмотичното налягане принуждава водата в цитоплазмата, докато дифузията и активният транспорт контролират потока на водата и електролитите.

Растения - Висшите растения използват стомасите от долната страна на листата, за да контролират загубата на вода. Растителните клетки разчитат на вакуоли, за да регулират осмоларността на цитоплазмата. Растенията, които живеят в хидратирана почва (мезофити), лесно компенсират загубената от транспирацията вода, като абсорбират повече вода. Листата и стъблото на растенията могат да бъдат защитени от прекомерна загуба на вода чрез восъчно външно покритие, наречено кутикула. Растенията, които живеят в сухи местообитания (ксерофити), съхраняват вода във вакуоли, имат дебели кожички и могат имат структурни модификации (тоест листа с игла, защитени стомаси) за защита от вода загуба. Растенията, които живеят в солена среда (халофити), трябва да регулират не само приема / загуба на вода, но и ефекта върху осмотичното налягане от солта. Някои видове съхраняват соли в корените си, така че ниският воден потенциал ще изтегли разтворителя във осмоза. Солта може да се отделя върху листата, за да се улавят водни молекули за усвояване от листните клетки. Растенията, които живеят във вода или влажна среда (хидрофити), могат да абсорбират водата по цялата им повърхност.

Животни - Животните използват отделителна система, за да контролират количеството на водата, която се губи в околната среда и да поддържат осмотичното налягане. Протеиновият метаболизъм също генерира отпадъчни молекули, които могат да нарушат осмотичното налягане. Органите, които са отговорни за осморегулацията, зависят от вида.

При хората основният орган, който регулира водата, е бъбрекът. Водата, глюкозата и аминокиселините могат да се абсорбират отново от гломерулния филтрат в бъбреците или може да продължи през уретерите до пикочния мехур за екскреция с урината. По този начин бъбреците поддържат електролитния баланс на кръвта и също регулират кръвното налягане. Абсорбцията се контролира от хормоните алдостерон, антидиуретичен хормон (ADH) и ангиотензин II. Хората също губят вода и електролити чрез изпотяване.

Осморецепторите в хипоталамуса на мозъка наблюдават промените във водния потенциал, контролират жаждата и секретират ADH. ADH се съхранява в хипофизната жлеза. Когато се освобождава, той е насочен към ендотелните клетки в нефроните на бъбреците. Тези клетки са уникални, защото имат аквапорини. Водата може да преминава директно през аквапорини, вместо да се налага да се движи през липидния двуслой на клетъчната мембрана. ADH отваря водните канали на аквапорините, позволявайки на водата да тече. Бъбреците продължават да абсорбират вода, връщайки я в кръвообращението, докато хипофизната жлеза не спре да отделя ADH.