ОСМОРЕГУЛАЦИЯ: КАКВО Е, В РАСТЕНИЯТА, ПРИ ЖИВОТНИТЕ, ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В осморегулацията е процес, който е отговорен за поддържането на хомеостазата на течности в тялото от активно регулиране на вътрешната си осмотичното налягане. Целта му е да поддържа адекватни обеми и осмоларни концентрации в различните биологични отделения, което е от съществено значение за правилното функциониране на организмите.

Биологичната вода може да се счита разпределена в отделения, които включват клетъчната вътрешност (вътреклетъчно отделение), а в случай на многоклетъчни организми - течността, която заобикаля клетките (извънклетъчното или интерстициалното отделение).

Движение на вода и йони в сладководни риби телостус (Източник: Raver, Duane; модифицирано от Biezl (Собствена работа), неопределено Преведено на испански от –Cristina busch (беседа) 20:53, 1 септември 2014 (UTC) през Wikimedia Commons)

При по-сложни организми има и вътресъдово отделение, което привежда вътрешна и извънклетъчна течност в контакт с външната среда. Тези три отделения са разделени от биологични мембрани със селективна пропускливост, които позволяват свободното преминаване на водата и ограничават преминаването на частици, намиращи се в разтвор в тази течност, в по-голяма или по-малка степен.

Както водата, така и някои малки частици могат да се движат свободно през порите в мембраната, чрез дифузия и следвайки техните градиенти на концентрация. Други, по-големи или електрически заредени, могат да преминават само от едната страна до другата, използвайки други молекули, които служат за транспортно средство.

Осмотичните процеси са свързани с движението на водата от едно място на друго след градиента на концентрацията му. Тоест, тя се движи от отделението, в което тя е най-концентрирана, към онова, където концентрацията й е по-малка.

Водата е по-концентрирана на мястото, където осмоларната концентрация (концентрацията на осмотично активни частици) е по-ниска и обратно. След това се казва, че водата се премества от място с ниска осмоларна концентрация към друго с по-висока осмоларна концентрация.

Живите същества са разработили сложни механизми за контрол на осмотичния баланс във вътрешността си и регулиране на процесите на влизане и излизане на вода, регулиране на влизането и / или излизането на разтворени вещества и това е, към което се отнася осморегулацията.

Какво е осморегулация?

Основната цел на осмотичното регулиране е да регулира входа и изхода на вода и разтворители, така че както обемът, така и съставът на отделенията за течност да останат постоянни.

В този смисъл могат да се разглеждат два аспекта, единият - обменът между организма и околната среда, а другият - размяната между различните отделения на тялото.

Влизането и излизането на вода и разтворители се осъществява по различни механизми:

-В случай на по-гръбначни животни, например, доходът се регулира от приема на вода и разтвори, проблем, който от своя страна зависи от дейността на нервната и ендокринната системи, които също се намесват в регулирането на бъбречна екскреция на тези вещества.

-При съдовите растения абсорбцията на вода и разтвори се получава благодарение на процесите на изпаряване, които протичат в листата. Тези процеси „издърпват“ водния стълб и задвижват движението му нагоре през растението от корените, което е свързано с водния потенциал.

Обменът и балансът между различните отделения на организма се осъществява чрез натрупване на разтворители в едно или друго отделение чрез техния активен транспорт. Например, увеличаването на разтворимите вътре в клетките определя движението на водата към тях и увеличаването на техния обем.

Балансът в този случай се състои в поддържане на вътреклетъчна осмоларна концентрация, която е адекватна за поддържане на постоянен клетъчен обем и това се постига благодарение на участието на протеини с различни транспортни дейности, сред които АТФаза помпи и други преносители се открояват.,

Осморегулация в растенията

Растенията се нуждаят от вода, за да живеят в същата степен като животните и други едноклетъчни организми. При тях, както и при всички живи същества, водата е от съществено значение за осъществяване на всички метаболитни реакции, свързани с растежа и развитието, които имат връзка с поддържането на формата и тургора на техните клетки.

По време на живота си те са изложени на променливи хидрични условия, които зависят от околната среда, която ги заобикаля, по-специално от атмосферната влажност и нивата на слънчевата радиация.

В растителните организми осморегулацията изпълнява функцията за поддържане на турговия потенциал чрез натрупване или намаляване на разтворители в отговор на воден стрес, което им позволява да продължат да нарастват.

Движение на водата в кореновите клетки (симпластичен транспорт и апопластичен транспорт) (Източник: Dylan W. Schwilk през Wikimedia Commons)

Водата, открита между кореновите косми и ендодермиса, тече между кореновите клетки през извънклетъчно отделение, известно като апопласт (апопластичен транспорт) или чрез цитоплазмени връзки (опростен транспорт), докато се филтрира заедно с йони и минерали в клетките на ендодермиса и след това пътува до съдовите снопове.

Тъй като водата и минералните хранителни вещества се транспортират от почвата от корена до въздушните органи, клетките на различните тъкани на тялото "поемат" обемите вода и количествата разтворители, необходими за изпълнение на функциите им.

В растенията, както и в много по-висши организми, процесите на влизане и изхвърляне на вода се регулират от вещества, регулиращи растежа (фитохормони), които модулират реакциите на различни условия на околната среда и други присъщи фактори.

- Воден потенциал и потенциал за налягане

Тъй като вътреклетъчната концентрация на разтворители в растителните клетки е по-висока от тази на средата им, водата има склонност да дифундира чрез осмоза към вътрешността, докато потенциалът за налягане, упражнен от клетъчната стена, го позволява и това е, което прави клетките клетките са твърди или твърди.

Водният потенциал е един от факторите, участващи във водния обмен на двете растения с тяхната среда и клетките на техните тъкани помежду си.

Това е свързано с измерването на посоката на водния поток между две отделения и включва сумата на осмотичния потенциал с потенциала за налягане, упражнен от клетъчната стена.

При растенията, тъй като вътреклетъчната концентрация на разтворимо вещество обикновено е по-висока от тази на извънклетъчната среда, осмотичният потенциал е отрицателно число; докато потенциалът за налягане обикновено е положителен.

Колкото по-нисък е осмотичният потенциал, толкова по-отрицателен е водният потенциал. Ако се счита за клетка, тогава се казва, че водата ще влезе в нея след потенциалния си градиент.

Осморегулация при животни

Многоклетъчните гръбначни и безгръбначните използват различни системи за поддържане на вътрешна хомеостаза, това е в строга зависимост от местообитанието, което заемат; тоест адаптивните механизми са различни между солените, сладководни и сухоземните животни.

Различните адаптации често зависят от специализираните органи за осморегулация. В природата най-разпространените са известни като нефридиални органи, които са специализирани отделителни структури, които функционират като система от тръби, които се отварят навън през порите, наречени нефридиопори.

Плоските червеи имат такива структури, известни като протонефридии, докато анелидите и мекотелите имат метанефридия. Насекомите и паяците имат версия на нефридиални органи, наречени Malpighi Tubules.

При гръбначните животни се постига осморегулаторна и отделителна система, съставена главно от бъбреците, но нервната и ендокринната системи, храносмилателната система, белите дробове (или хрилете) и кожата също участват в този процес на поддържане на водния баланс.

- Водни животни

Морските безгръбначни се считат за осмо-адаптивни организми, тъй като телата им са в осмотично равновесие с водата, която ги заобикаля. Водата и солите влизат и напускат чрез дифузия, когато външните концентрации се променят.

Безгръбначните животни, които живеят в устията, където концентрацията на физиологичен разтвор показва значителни колебания, са известни като осморегулиращи организми, тъй като те имат по-сложни механизми за регулиране поради факта, че концентрацията на соли във вътрешността им е различна от тази на водата, където живеят.

Сладководни риби имат концентрация на физиологичен разтвор във вътрешността им, която е много по-висока от тази на водата, която ги заобикаля, така че много вода навлиза в вътрешността им чрез осмоза, но това се отделя под формата на разредена урина.

Освен това някои видове риби имат хрилни клетки за влизане на сол.

Морските гръбначни, чиято концентрация на сол е по-ниска от тази на околната им среда, получават вода, като я пият от морето и изхвърлят излишната сол в урината си. Много морски птици и влечуги имат "солени жлези", които използват, за да отделят излишната сол, която получават след пиене на морска вода.

Повечето морски бозайници поглъщат солена вода, когато се хранят, но вътрешността им обикновено има по-ниска концентрация на сол. Механизмът, използван за поддържане на хомеостазата, е производството на урина с висока концентрация на соли и амоняк.

Разлика в осморегулацията между растенията и животните

Идеалното състояние на растителна клетка се различава значително от това на животинска клетка, факт, който е свързан с наличието на клетъчната стена, която предотвратява прекомерното разширяване на клетката поради проникване на вода.

При животни вътреклетъчното пространство е в осмотично равновесие с извънклетъчни течности и процесите на осморегулация са отговорни за поддържането на това състояние.

От друга страна, растителните клетки се нуждаят от тургор, който те постигат, като поддържат вътреклетъчната течност по-концентрирана от средата си, поради което водата има склонност да навлиза в тях.

Примери

В допълнение към всички разгледани по-горе случаи, добър пример за системи за осморегулация е тази, открита в човешкото тяло:

При хората поддържането на нормалния обем и осмоларността на телесните течности включва баланс между входа и изхода на вода и разтворители, тоест равновесие, при което входът е равен на изхода.

Тъй като основният извънклетъчен разтворител е натрий, регулирането на обема и осмоларността на извънклетъчната течност зависи почти изключително от балансите между вода и натрий.

Водата влиза в тялото чрез консумирана храна и течности (регулирането на които зависи от механизмите на жаждата) и се произвежда вътрешно в резултат на окислителни процеси в храната (метаболитна вода).

Изходът на водата се получава от нечувствителни загуби, от пот, изпражнения и урина. Обемът на отделената урина се регулира от плазменото ниво на антидиуретичен хормон (ADH).

Натрият навлиза в тялото чрез погълната храна и течности. Тя се губи чрез пот, изпражнения и урина. Загубата му чрез урината е един от механизмите за регулиране на съдържанието на натрий в организма и зависи от вътрешната функция на бъбрека, регулирана от хормона алдостерон.

Препратки

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Съществена клетъчна биология. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Осморегулация в растенията: последствия за селското стопанство. Амер. Zool., 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Осморегулация и воден стрес във висшите растения. Ан. Преподобна растителна физиол., 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Въведение в ботаниката (1-во издание). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Биология (5-то издание). Филаделфия, Пенсилвания: Издателство на колежа Saunders.
6. Уест, Дж. (1998). Физиологични основи на медицинската практика (12 изд.). Мексико DF: редакция Médica Panamericana.