Yksi elävien olentojen ja ennen kaikkea vesiekosysteemeissä asuvien biologisista perusprosesseista on osmoregulaatio, Como también conocida osmoottinen tasapaino.
Kaikki elämän kannalta välttämättömät metaboliset reaktiot tapahtuvat vesipitoisessa tai nestemäisessä väliaineessa. Näiden reaktioiden moitteettoman toiminnan kannalta on välttämätöntä, että veden ja liuenneet aineet (kaikki ne pienimolekyylipainoiset orgaaniset yhdisteet, jotka auttavat ylläpitämään osmoottinen tasapaino) värähtelevät suhteellisen kapeilla marginaaleilla prosessissa, jota kutsutaan osmoregulaatio.
Voimme määritellä osmoregulaatio menetelmänä, joka ylläpitää homeostaasin kehon, joka ei ole muuta kuin elävien organismien kyky ylläpitää sisäistä tilaansa vakaana riippuen ulkoisista muutoksista, joita voi tapahtua aineen ja energian vaihdon kautta sen kanssa.
Kaikki tämä riippuu ratkaisevalla tavalla siitä, liuenneiden aineiden kontrolloitu liike sisäisissä nesteissä ja ympäristössä esiintyvissä nesteissä esiintyvät aineet. Tämä johtaa meidät säätelyyn veden liikettä olla perustavanlaatuinen rooli.
Tämän veden liikkeen säätelyn suorittaa osmoosi, joka on fysikaalinen ilmiö, joka perustuu liuotinnesteen liikkumiseen puoliläpäisevän kalvon läpi. Tämä ilmiö syntyy a:n ansiosta lähetystoiminta joka ei vaadi energiankulutusta ja on ratkaisevan tärkeä elävien olentojen oikealle soluaineenvaihdunnalle.
Lyhyesti sanottuna osmoregulaatio auttaa varmistamaan, että pitoisuudet liuenneet aineet organismien sisällä (esimerkiksi soluissa) ja niitä ympäröivä ympäristö tasapainottavat toisiaan virtaus kalvojen läpi puoliläpäisevä. Tämä seikka mahdollistaa säätelyn osmoottinen paine (paine, jota käytetään liuottimen virtauksen estämiseksi kalvon läpi).
Eläinten osmoottinen tasapaino
Useimmissa eläimissä soluja syöttävät nesteet ovat isosmoottinen verrattuna solujen sisällä esiintyviin nesteisiin. Tämä tarkoittaa, että solujen sisä- ja ulkopuolisilla nesteillä on samanlainen osmoottinen paineTämä estää solua turpoamasta liikaa, kuten tapahtuisi hypotoninen liuostai ryppyinen, jotain, mitä tapahtuu hypertoniset liuokset.
Pystyä pitämään nuo nesteet isosmoottinen Solukalvon molemmin puolin monet solut käyttävät aktiivinen ionikuljetus (esim. pumppaamalla Na+:aa ulospäin), mikä vaatii energiankulutusta ja täydentää passiivisia prosesseja.
Eläinsolut näkevät a isosmoottinen liuos sopiva alusta sen moitteettomalle toiminnalle ja kehitykselle. Kasveissa näin ei ole: kasvisolut, jotka löytyvät isosmoottinen liuos voi kärsiä hiustenlähdöstä turgori, koska sen soluseinä pidättää liuenneita aineita ja on riippuvainen korkeasta sisäisestä paineesta.
Veden ja ionien passiivinen ja aktiivinen läpikulku
El passiivinen kauttakulku ei sisällä energiankulutusta: ionit Ne diffundoituvat väliaineesta korkeammasta pitoisuudesta matalampaan ja osmoosin kautta vesi liikkuu vastakkaiseen suuntaan. Ionidiffuusion nopeuteen voi vaikuttaa lämpötila, kun taas osmoosi riippuu liuenneen aineen gradientti.
El aktiivinen joukkoliikenne vaatii aineenvaihduntaenergiaa. Sitä käytetään poistaa ylimääräiset ionit (aineenvaihduntajätteet) tai imeä tarvittavat aineet jotka kulkevat gradienttia vastaan. Kaloissa tämä kuljetus tapahtuu pääasiassa kidusepiteelisolut, In suoli ja munuainen.
Hormonit ja osmoregulaation endokriininen säätely
Osmoregulaatiota säätelee hormonitMerikaloissa Kortisoli edistää suolojen erittymistä kiduksissa; makean veden kaloilla, prolaktiini edistää ionien imeytymistä ja vedenpidätyskykyä. kalsitoniini vaikuttaa kalsiumin hallintaan ja läpäisevyys kalvoista. Lisäksi akseli GH/IGF-1 (kasvuhormoni/insuliinitekijä) helpottaa sopeutumista suolaisiin ympäristöihin, ja teleostit käyttävät mineralokortikoidireseptoria Kortisoli funktionaalisena ligandina ionikuljetuksen säätelemiseksi.
Osmoregulaatio vesieläimillä
Vesieläimet ovat sopeutuneet monenlaisiin elinympäristöihin makeasta vedestä (joissa on hyvin vähän liuenneet aineet) hypersuolaisiin vesiin (runsaasti liuenneet aineet). Tämä asettaa heille ongelmia osmoottinen tasapaino hyvin erilaisia. Lisäksi jokainen laji toimii tietyn järjestelmän sisällä. ympäristön osmolaarisuusalue määritetty.
- Reiät: eliöt, jotka sietävät kapeaa aluetta suolapitoisuus ympäristöstä, sekä makeassa että suolaisessa vedessä.
- Euryhaliinit: eliöitä, jotka sietävät monenlaisia suolapitoisuuskyky elää ja liikkua esimerkiksi makean veden, murtoveden ja meriveden välillä jotkut vaeltavat jokien ja meren välillä.
Tämän saavuttamiseksi on pääasiassa kaksi tapaa: osmoregulaatio:
El osmokonformismi viittaa eläimiin, jotka ovat osmoottinen tasapaino ympäristön kanssa, jossa ne elävät, eli niiden kehon nesteet ovat lähes isosmoottinen ympäristön suhteen. Ne ovat yleensä merieliöt, erityisesti monet selkärangattomat ja jotkut rustoiset selkärankaiset, jotka kerääntyvät urea ja muita osmolyyttejä ympäristön osmoottisen paineen tasaamiseksi.
Eläimet osmoregulaattorit säilyttävät sisäisen osmolaarisuuden erillään väliaineen osmolaarisuudesta säätämällä aktiivisesti veden tasapaino ja ioneja. Energiakustannukset vaihtelevat riippuen läpäisevyys kehon pinnasta. Jos osmolaarisuus kehon nesteiden määrä on suurempi kuin ympäristön nesteiden määrä, eläin on hyperosmoottinen; jos se on pienempi, se on hypoosmoottinen.
Totuttelu ja suolapitoisuuden muutos
Laji euryhaliini (esimerkiksi jotkut, jotka vaeltavat jokien ja meren välillä) kohtaavat lisähaasteita. Niiden sopeutuminen tapahtuu asteittain ionisten kuljettajien ilmentyminen kiduksissa ja suolistossa, säätöjä munuaisten toiminta ja hieno sellainen hormonaalinen säätely (kortisoli, prolaktiini, GH/IGF-1). Nämä muutokset vaativat aika ja energiaa; siksi äkilliset suolapitoisuuden vaihtelut voivat synnyttää osmoottinen stressi.
Makean veden kalojen osmoregulaatio
Makean veden kaloissa pitoisuus ionit kehossa on suurempi kuin vedessä. Tämä aiheuttaa veden diffuusio sisätiloihin kalan kidusten ja ihon epiteelin läpi. Sääntelemättömänä tämä virtaus voi turvottaa kudoksia ja heikentää elintärkeitä toimintoja.
Kompensoimiseksi näiden kalojen munuaiset tuottavat suuria virtsamääriä erittäin laimennettu (korkea glomerulaarinen suodatus), mikä mahdollistaa ylimääräinen vesiKoska niiden suolapitoisuus ylittää ympäristön suolapitoisuuden, kalat menettävät elektrolyyttejä diffuusion kautta, joten niiden täytyy imevät suolat takaisin erikoistuneiden solujen kautta kidukset ja hankkia ne sen kautta ruokinta.
Haarautumisepiteelissä ioninvaihto on yhteydessä itse ioninvaihtoon. aineenvaihduntaHiilidioksidi muuttuu bikarbonaatti ja vaihdetaan ionien kanssa kloridikun taas ammonium (proteiinikataboliasta) voidaan poistaa vaihtamalla se natriumNäin ollen jätteiden erittyminen on yhdistetty ylläpitoon ioninen homeostaasi.
El pH veden olosuhteista nämä vaihdot: useammassa ympäristössä happoNa+-ionien otto on vaikeaa, ja natriumia voi kertyä vereen ja aiheuttaa turvotukset tai herkkien lajien askites. Ylläpidä vakaa pH ja lajin levinneisyysalueen sisällä on tärkeää välttää osmoottisia häiriöitä.
Akvaariofiassa on yleistä lisätä pieniä määriä klooraamaton suola makean veden laitoksissa, joita on äskettäin kierrätetty, kun biologista vakautta ei vielä saavuteta. Tiettyjen ionit vedessä se helpottaa kidusten vaihtoa ja auttaa ammoniakin hallinta järjestelmän kypsymisvaiheen aikana. Se tulisi tehdä kriteeri ja lajin mukaan, koska jotkut ovat herkkiä johtavuuden kasvulle.
Suolavesikalojen osmoregulaatio
Merikaloilla ulkoinen ympäristö on hyperosmoottinen sisäisten nesteiden suhteen. Siksi vesi pyrkii jätä ruumis osmoosin avulla ja ionit merestä tulee diffuusion kautta sisään kiduksetSuurin riski on se, nestehukka jos sitä ei aktiivisesti korjata.
Välttääkseen kuivumista, merikalat he juovat merivettä ja imevät vettä sisään suoli osan suolojen saostamisen ja erottelun jälkeen. Ylimääräinen NaCl: Se poistuu kiduksissa kloridisolujen (runsaasti mitokondrioita sisältävien) erittämänä kloori tiettyjen kanavien kautta ja karkottaa natrium parasellulaaristen reittien kautta. Osa lopusta erittyy pohjasakka y orina.
Toisin kuin makean veden kalat, monet merikalat tuottavat vähän virtsaa ja joilla on korkea signaalipitoisuus. Tämä liittyy vähäisempään läsnäoloon glomerulit munuaisissa; jotkut lajit, kuten merihevosia, kehittää munuaisia aglomerulaarinenToipuakseen vesi ja rajoittavat tappioita, heillä on pitkä munuaistiehyet ja tehokkaat takaisinimeytymismekanismit.
Merirustokalojen (ei yleisiä kotiakvaarioissa) strategia on erilainen: ne ovat osmokonformerit jotka kertyvät urea ja muita osmolyyttejä tasatakseen osmoottisen paineensa meren kanssa ja poistaakseen ylimääräiset suolat erikoistuneiden rauhasten kautta. Tämä maininta havainnollistaa monimuotoisuutta evolutiiviset ratkaisut samaan osmoottiseen ongelmaan.
El Stressi muuttaa osmosäätelyä: äkilliset muutokset suolapitoisuus, huono vedenlaatu tai riittämätön hallinta horjuttavat hormonit ja ionikuljettajia. Vaikka Kortisoli helpottaa sopeutumista suolaveteen, krooninen stressi heikentää epiteelisuoja ja nestetasapaino, mikä lisää alttiutta taudinaiheuttajia.
Vaikutukset vesiviljelyyn
Vesiviljelytuotannossa veden suolapitoisuus on tekijä kriittinen kasvua varten. Osmoregulaatioon liittyy energiankulutus joka, jos se on korkea, vie resursseja kasvu jo syötteen muunnos. Säädä suolapitoisuusalue optimaalinen lajin ja vaiheen mukaan, sekä lämpötila y valojakso, maksimoi tuottavuuden ja hyvinvoinnin. Meriteleosteissa altistuminen hyperosmoottiselle ympäristölle pakottaa ne tehostamaan suolojen erittyminen ja nostaa aineenvaihdunnan kustannuksia; siksi vesiviljelijät säätelevät suolapitoisuutta parantaakseen suorituskyky y eloonjääminen.
Osmoottinen tasapaino saattaa vaikuttaa monimutkaiselta, mutta se on... olennainen koko elämän ajan. Sen ymmärtäminen auttaa tulkitsemaan käyttäytyminen ja kalojen tarpeita sekä luonnossa että akvaariossa. Tärkeintä on kunnioittaa ympäristöalueet jokaisen lajin osalta, vältä muutoksia äkillinen ja varmistaa veden laadun, joka ylläpitää sen suojamekanismeja osmoregulaatio ilman turhia energiakuluja.
