Definice a vysvětlení osmoregulace

Osmoregulace je aktivní regulace osmotického tlaku k udržení rovnováhy z vody a elektrolyty v organismu. Ovládání osmotický tlak je nutný k provádění biochemických reakcí a zachování homeostáza.

Osmóza je pohyb molekul rozpouštědla semipermeabilní membránou do oblasti, která má vyšší koncentrace solutu. Osmotický tlak je vnější tlak potřebný k zabránění rozpouštědlo z křížení membrány. Osmotický tlak závisí na koncentraci částic solutu. V organismu je rozpouštědlem voda a částice rozpuštěné látky jsou hlavně rozpuštěné soli a jiné ionty, protože větší molekuly (proteiny a polysacharidy) a nepolární nebo hydrofobní molekuly (rozpuštěné plyny, lipidy) nepřecházejí semipermeabilní membrána. Pro udržení rovnováhy vody a elektrolytů vylučují organismy přebytečnou vodu, molekuly solutu a odpady.

Pro osmoregulaci se používají dvě strategie - přizpůsobení a regulace.

Osmoconformers používají aktivní nebo pasivní procesy, aby odpovídaly jejich interním

Osmoregulátory regulují vnitřní osmotický tlak tak, aby podmínky byly udržovány v těsně regulovaném rozsahu. Mnoho zvířat jsou osmoregulátory, včetně obratlovců (jako lidé).

Bakterie - Když se osmolarita zvyšuje kolem bakterií, mohou použít transportní mechanismy k absorpci elektrolytů nebo malých organických molekul. Osmotický stres aktivuje geny u určitých bakterií, které vedou k syntéze molekul osmoprotektantu.

Protozoa - Protists používat kontraktilní vakuoly k transportu amoniaku a jiných vylučovacích odpadů z cytoplazmy do buněčné membrány, kde se vakuola otevírá do životního prostředí. Osmotický tlak tlačí vodu do cytoplazmy, zatímco difúze a aktivní transport řídí tok vody a elektrolytů.

Rostliny - Vyšší rostliny používají ke kontrole ztráty vody stomatu na spodní straně listů. Rostlinné buňky se spoléhají na vakuoly, aby regulovaly osmolaritu cytoplazmy. Rostliny, které žijí v hydratované půdě (mesofyty), snadno kompenzují vodu ztracenou transpirací absorbováním více vody. Listy a stonek rostlin mohou být chráněny před nadměrnou ztrátou vody voskovým vnějším povlakem zvaným kutikula. Rostliny, které žijí na suchých stanovištích (xerofyty), uchovávají vodu ve vakuolách, mají silné kůžičky a mohou mají strukturální modifikace (tj. jehlicovité listy, chráněná stomata) pro ochranu před vodou ztráta. Rostliny, které žijí ve slaných prostředích (halofyty), musí regulovat nejen příjem / ztrátu vody, ale také vliv soli na osmotický tlak. Některé druhy ukládají soli do svých kořenů, takže nízký vodní potenciál vtáhne rozpouštědlo osmóza. Sůl může být vylučována na listy, aby zachytila ​​molekuly vody pro absorpci listovými buňkami. Rostliny, které žijí ve vodě nebo ve vlhkém prostředí (hydrofyty), mohou absorbovat vodu po celém svém povrchu.

Zvířata - Zvířata používají vylučovací systém k řízení množství vody, která je ztracena do životního prostředí a udržována osmotický tlak. Metabolismus bílkovin také vytváří odpadní molekuly, které by mohly narušit osmotický tlak. Orgány odpovědné za osmoregulaci závisí na druhu.

U lidí je primárním orgánem, který reguluje vodu, ledviny. Voda, glukóza a aminokyseliny mohou být reabsorbovány z glomerulárního filtrátu v ledvinách nebo může pokračovat močovodem do močového měchýře pro vylučování močí. Tímto způsobem ledviny udržují rovnováhu elektrolytů v krvi a také regulují krevní tlak. Absorpci regulují hormony aldosteron, antidiuretický hormon (ADH) a angiotensin II. Lidé také ztrácí vodu a elektrolyty pomocí potu.

Osmoreceptory v hypotalamu mozku monitorují změny ve vodním potenciálu, regulují žízeň a vylučují ADH. ADH je uložen v hypofýze. Když je uvolněn, zacílí na endoteliální buňky v nefronech ledvin. Tyto buňky jsou jedinečné, protože mají aquaporiny. Voda může procházet aquaporiny přímo, spíše než procházet lipidovou dvojvrstvou buněčné membrány. ADH otevírá vodní kanály aquaporinů, což umožňuje průtok vody. Ledviny nadále absorbují vodu a vracejí ji do krevního řečiště, dokud hypofýza přestane uvolňovat ADH.