OSMOREGULARE: CE ESTE, ÎN PLANTE, LA ANIMALE, EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

Osmoreglarea este un proces care este responsabil pentru menținerea homeostaziei fluidelor într - un organism prin reglarea în mod activ presiunea osmotică internă. Scopul său este de a menține volume adecvate și concentrații osmolare ale diferitelor compartimente biologice, ceea ce este esențial pentru buna funcționare a organismelor.

Apa biologică poate fi considerată distribuită în compartimente care includ interiorul celulelor (compartiment intracelular) și, în cazul organismelor multicelulare, fluidul care înconjoară celulele (compartiment extracelular sau interstițial).

Mișcarea apei și a ionilor în peștele telostus de apă dulce (Sursa: Raver, Duane; modificat de Biezl (Lucrări proprii), nedefinit )

Există, de asemenea, în organisme mai complexe, un compartiment intravascular care aduce intra și extracelular în contact cu mediul extern. Aceste trei compartimente sunt separate de membrane biologice cu permeabilitate selectivă care permit trecerea liberă a apei și restricționează trecerea particulelor găsite în soluție în acel lichid într-o măsură mai mare sau mai mică.

Atât apa cât și unele particule mici se pot deplasa liber prin porii membranei, prin difuzie și urmând gradienții lor de concentrare. Altele, mai mari sau încărcate electric, pot trece doar dintr-o parte în alta folosind alte molecule care servesc ca mijloc de transport.

Procesele osmotice au legătură cu mișcarea apei dintr-un loc în altul urmând gradientul său de concentrație. Adică se deplasează din compartimentul în care ea este cel mai concentrat la cel în care concentrația ei este mai mică.

Apa este mai concentrată în locul în care concentrația osmolară (concentrația particulelor active osmotic) este mai mică și invers. Apoi, se spune că apa se deplasează dintr-un loc cu o concentrație osmolară scăzută în altul cu o concentrație osmolară mai mare.

Ființele vii au dezvoltat mecanisme complexe de control al echilibrului osmotic din interiorul lor și de reglare a proceselor de intrare și ieșire a apei, reglând intrarea și / sau ieșirea solutelor, la care se referă osmoregularea.

Ce este osmoregularea?

Principalul obiectiv al reglării osmotice este reglarea intrării și ieșirii apei și a solutelor, astfel încât atât volumul, cât și compoziția compartimentelor lichide să rămână constante.

În acest sens, pot fi luate în considerare două aspecte, unul schimbul dintre organism și mediu și celălalt schimbul dintre diferitele compartimente ale corpului.

Intrarea și ieșirea apei și a solutelor se realizează prin diferite mecanisme:

-În cazul animalelor cu vertebre superioare, de exemplu, venitul este reglementat de aportul de apă și de solutii, o problemă care, la rândul ei, depinde de activitatea sistemului nervos și endocrin, care intervin și în reglarea excreția renală a acestor substanțe.

-În cazul plantelor vasculare, absorbția apei și a solutelor are loc datorită proceselor de evapotranspirație care au loc în frunze. Aceste procese "trag" coloana de apă și conduc mișcarea ei în sus prin rădăcină din plantă, ceea ce are legătură cu potențialul de apă.

Schimbul și echilibrul între diferitele compartimente ale organismului are loc prin acumularea de solutii într-un sau alt compartiment prin transportul lor activ. De exemplu, creșterea solutilor din interiorul celulelor determină mișcarea apei spre ele și creșterea volumului lor.

Echilibrul, în acest caz, constă în menținerea unei concentrații osmolare intracelulare adecvate pentru a menține un volum celular constant și acest lucru este obținut datorită participării proteinelor la diferite activități de transport, printre care se disting pompele ATPase și alți transportatori. .

Osmoregulare la plante

Plantele au nevoie de apă pentru a trăi în aceeași măsură ca animalele și alte organisme unicelulare. În ele, la fel ca în toate ființele vii, apa este esențială pentru a efectua toate reacțiile metabolice legate de creștere și dezvoltare, care au legătură cu menținerea formei și turgorului celulelor lor.

În timpul vieții lor, aceștia sunt expuși la condiții hidrice variabile, care depind de mediul care îi înconjoară, în special de umiditatea atmosferică și de nivelul radiațiilor solare.

În organismele vegetale, osmoreglația îndeplinește funcția de menținere a potențialului turgor prin acumularea sau scăderea solutelor ca răspuns la stresul apei, ceea ce le permite să crească în continuare.

Mișcarea apei în celulele radiculare (transport simplastic și transport apoplastic) (Sursa: Dylan W. Schwilk prin Wikimedia Commons)

Apa găsită între firele de rădăcină și endodermis curge între celulele radiculare printr-un compartiment extracelular cunoscut sub numele de apoplast (transport apoplastic) sau prin conexiuni citoplasmatice (transport simplist), până când este filtrată împreună cu ioni și minerale în celulele endodermei și apoi se deplasează la mănunchiurile vasculare.

Pe măsură ce apa și substanțele nutritive minerale sunt transportate din sol de la rădăcină către organele aeriene, celulele diferitelor țesuturi ale corpului „preiau” volumele de apă și cantitățile de solutii necesare îndeplinirii funcțiilor lor.

La plante, ca în multe organisme superioare, procesele de intrare și expulzare a apei sunt reglate de substanțe reglatoare de creștere (fitohormone) care modulează răspunsurile la diferite condiții de mediu și alți factori intrinseci.

- Potențial de apă și potențial de presiune

Deoarece concentrația intracelulară a solutelor din celulele plantelor este mai mare decât cea a mediului lor, apa tinde să se difuzeze prin osmoză spre interior până când potențialul de presiune exercitat de peretele celular o permite și acest lucru face ca celulele celulele sunt ferme sau turgide.

Potențialul de apă este unul dintre factorii implicați în schimbul de apă al ambelor plante cu mediul înconjurător și celulele țesuturilor lor unele cu altele.

Aceasta are legătură cu măsurarea direcției fluxului de apă între două compartimente și cuprinde suma potențialului osmotic cu potențialul de presiune exercitat de peretele celular.

La plante, deoarece concentrația de solut intracelular este de obicei mai mare decât cea a mediului extracelular, potențialul osmotic este un număr negativ; în timp ce potențialul de presiune este de obicei pozitiv.

Cu cât este mai mic potențialul osmotic, cu atât este mai negativ potențialul apei. Dacă este considerată o celulă, atunci se spune că apa va intra în urma gradientului său potențial.

Osmoregulare la animale

Vertebratele și invertebratele multicelulare folosesc diferite sisteme pentru menținerea homeostazei interne, aceasta în dependență strictă de habitatul pe care îl ocupă; adică mecanismele de adaptare sunt diferite între apa sărată, apa dulce și animalele terestre.

Adaptările diferite depind adesea de organe specializate pentru osmoregulare. În natură, cele mai frecvente sunt cunoscute sub numele de organe nefridiale, care sunt structuri excretorii specializate care funcționează ca un sistem de tuburi care se deschid la exterior prin porii numiți nefridiopori.

Viermele plate au astfel de structuri cunoscute sub numele de protonefridii, în timp ce anelidele și moluștele au metanifridie. Insectele și păianjenii au o versiune a organelor nefridiene numite Malpighi Tubules.

La animalele vertebrate se realizează un sistem osmoregulator și excretor, format în principal din rinichi, dar sistemele nervoase și endocrine, sistemul digestiv, plămânii (sau branhii) și pielea participă, de asemenea, la acest proces de menținere a echilibrului de apă.

- Animale acvatice

Nevertebratele marine sunt considerate organisme osmo-adaptive , deoarece corpul lor se află în echilibru osmotic cu apa care îi înconjoară. Apa și sărurile intră și părăsesc prin difuzie atunci când se schimbă concentrațiile externe.

Nevertebratele care trăiesc în estuare în care concentrația salină prezintă fluctuații semnificative sunt cunoscute sub numele de organisme osmoregulatoare , deoarece au mecanisme de reglare mai complexe datorită faptului că concentrația sărurilor din interiorul lor este diferită de cea a apei în care trăiesc.

Peștii de apă dulce au o concentrație salină în interiorul lor care este mult mai mare decât cea a apei care îi înconjoară, astfel încât o mulțime de apă intră în interiorul lor prin osmoză, dar aceasta este excretată sub formă de urină diluată.

În plus, unele specii de pești au celule branhiale pentru intrarea sării.

Vertebratele marine, a căror concentrație de sare este mai mică decât cea a mediului lor, obțin apă prin consumul acesteia din mare și expulza excesul de sare din urină. Multe păsări marine și reptile au „glande de sare” pe care le folosesc pentru a elibera excesul de sare pe care o obțin după ce beau apă de mare.

Majoritatea mamiferelor marine ingerează apă sărată atunci când se hrănesc, dar interiorul lor are de obicei o concentrație mai mică de sare. Mecanismul utilizat pentru menținerea homeostaziei este producerea de urină cu o concentrație mare de săruri și amoniac.

Diferența de osmoregulare între plante și animale

Starea ideală a unei celule vegetale diferă considerabil de cea a unei celule animale, fapt legat de prezența peretelui celular care împiedică extinderea excesivă a celulei datorită pătrunderii apei.

La animale, spațiul intracelular este în echilibru osmotic cu fluidele extracelulare și procesele de osmoregulare sunt responsabile de menținerea acestei stări.

Celulele vegetale, dimpotrivă, necesită turgor, pe care le obțin prin păstrarea lichidului intracelular mai concentrat decât mediul lor, astfel încât apa tinde să intre în ele.

Exemple

Pe lângă toate cazurile discutate mai sus, un bun exemplu de sisteme de osmoregulare este cel găsit în corpul uman:

La om, menținerea volumului normal și a osmolarității fluidelor corpului implică un echilibru între intrarea și ieșirea apei și a solutelor, adică un echilibru în care intrarea este egală cu producția.

Deoarece principalul solut extracelular este sodiu, reglarea volumului și osmolarității lichidului extracelular depinde aproape exclusiv de echilibrul dintre apă și sodiu.

Apa intră în organism prin alimente și lichide consumate (a căror reglare depinde de mecanismele de sete) și este produsă intern ca urmare a proceselor de oxidare din alimente (apa metabolică).

Ieșirea apei se produce prin pierderi insensibile, prin transpirație, fecale și urină. Volumul de urină excretat este reglat de nivelul plasmatic al hormonului antidiuretic (ADH).

Sodiul intră în organism prin alimente și lichide ingerate. Se pierde prin transpirație, fecale și urină. Pierderea acestuia prin urină este unul dintre mecanismele de reglare a conținutului de sodiu al organismului și depinde de funcția intrinsecă a rinichilor, reglementată de hormonul aldosteron.

Referințe

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologia celulară esențială. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulare în plante: implicații pentru agricultură. Amer. Zool. , 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulare și stresul apei la plantele superioare. Ann. Rev. Plant Physiol. , 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introducere în botanică (ediția I). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologie (ediția a 5-a). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Bazele fiziologice ale practicii medicale (ediția a 12-a). Mexic DF: Editorial Médica Panamericana.