Definição e explicação de osmorregulação

Osmorregulação é a regulação ativa da pressão osmótica para manter o equilíbrio de água e eletrólitos em um organismo. Controle de pressão osmótica é necessário para realizar reações bioquímicas e preservar homeostase.

Osmose é o movimento de moléculas de solvente através de uma membrana semipermeável para uma área com maior concentração de soluto. Pressão osmótica é a pressão externa necessária para evitar o solvente de atravessar a membrana. A pressão osmótica depende da concentração de partículas de soluto. Num organismo, o solvente é a água e as partículas de soluto são principalmente sais dissolvidos e outros íons, uma vez que moléculas maiores (proteínas e polissacarídeos) e moléculas não polares ou hidrofóbicas (gases dissolvidos, lipídios) não atravessam uma molécula semipermeável membrana. Para manter o equilíbrio de água e eletrólitos, os organismos excretam o excesso de água, moléculas de soluto e resíduos.

Existem duas estratégias usadas para osmorregulação - conformação e regulação.

Osmoconformadores usam processos ativos ou passivos para combinar com seus osmolaridade ao do meio ambiente. Isso é comumente observado em invertebrados marinhos, que têm a mesma pressão osmótica interna suas células como a água externa, mesmo que a composição química dos solutos possa ser diferente.

Os osmorreguladores controlam a pressão osmótica interna, para que as condições sejam mantidas dentro de uma faixa rigorosamente regulada. Muitos animais são osmorreguladores, incluindo vertebrados (como seres humanos).

Bactérias - Quando a osmolaridade aumenta em torno das bactérias, elas podem usar mecanismos de transporte para absorver eletrólitos ou pequenas moléculas orgânicas. O estresse osmótico ativa genes em certas bactérias que levam à síntese de moléculas osmoprotetoras.

Protozoários - Protistas use vacúolos contráteis para transportar amônia e outros resíduos excretores do citoplasma para a membrana celular, onde o vacúolo se abre para o meio ambiente. A pressão osmótica força a água no citoplasma, enquanto a difusão e o transporte ativo controlam o fluxo de água e eletrólitos.

Plantas - Plantas superiores usam os estômatos na parte inferior das folhas para controlar a perda de água. As células vegetais dependem de vacúolos para regular a osmolaridade do citoplasma. As plantas que vivem no solo hidratado (mesófitos) compensam facilmente a água perdida pela transpiração, absorvendo mais água. As folhas e o caule das plantas podem ser protegidos contra a perda excessiva de água por um revestimento externo ceroso chamado cutícula. As plantas que vivem em habitats secos (xerófitos) armazenam água em vacúolos, possuem cutículas grossas e podem tem modificações estruturais (isto é, folhas em forma de agulha, estômatos protegidos) para proteger contra a água perda. As plantas que vivem em ambientes salgados (halófitos) precisam regular não apenas a ingestão / perda de água, mas também o efeito na pressão osmótica do sal. Algumas espécies armazenam sais em suas raízes, de modo que o baixo potencial hídrico atrai o solvente através de osmose. O sal pode ser excretado nas folhas para prender as moléculas de água para absorção pelas células das folhas. As plantas que vivem na água ou em ambientes úmidos (hidrófitas) podem absorver a água em toda a superfície.

Animais - Os animais utilizam um sistema excretor para controlar a quantidade de água perdida no meio ambiente e manter pressão osmótica. O metabolismo de proteínas também gera moléculas de resíduos que podem interromper a pressão osmótica. Os órgãos responsáveis ​​pela osmorregulação dependem das espécies.

Nos seres humanos, o principal órgão que regula a água é o rim. Água, glicose e aminoácidos podem ser reabsorvidos do filtrado glomerular nos rins ou podem continuar através dos ureteres até a bexiga para excreção na urina. Dessa forma, os rins mantêm o equilíbrio eletrolítico do sangue e também regulam a pressão sanguínea. A absorção é controlada pelos hormônios aldosterona, hormônio antidiurético (ADH) e angiotensina II. Os seres humanos também perdem água e eletrólitos via transpiração.

Os osmorreceptores no hipotálamo do cérebro monitoram alterações no potencial da água, controlando a sede e secretando o ADH. O ADH é armazenado na glândula pituitária. Quando é liberado, tem como alvo as células endoteliais nos néfrons dos rins. Essas células são únicas porque possuem aquaporinas. A água pode passar diretamente pelas aquaporinas, em vez de ter que navegar pela bicamada lipídica da membrana celular. O ADH abre os canais de água das aquaporinas, permitindo que a água flua. Os rins continuam absorvendo água, devolvendo-a à corrente sanguínea, até que a hipófise pare de liberar o ADH.