Osmoregulacja – na czym polega i co warto o niej wiedzieć?
Osmoregulacja obejmuje zespół mechanizmów funkcjonujących w organizmach żywych, które regulują ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych. Zjawisko to wykorzystuje osmozę. Celem jest utrzymanie właściwego stężenia osmotycznego płynów, czyli zachowanie homeostazy wodno-elektrolitowej. Dlaczego to takie ważne? Na czym polega osmoregulacja u ryb, zwierząt i ludzi? Czym jest osmoza?
W tym artykule:
Co to jest osmoregulacja?
Osmoregulacja to zespół procesów biologicznych, których istotą jest regulacja stężeń i objętości związków organicznych oraz elektrolitów wchodzących w skład płynów ustrojowych. Jej celem jest zachowanie homeostazy wodno-elektrolitowej, to jest utrzymanie odpowiedniego stężenia osmotycznego płynów.
Zjawisko to warunkuje utrzymanie na stałym poziomie, mimo zmian w środowisku zewnętrznym, składu i ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych. To ważne, ponieważ warunkiem prawidłowego funkcjonowania organizmu jest zarówno zachowanie stałego składu oraz objętości płynów ustrojowych, jak również wydalanie końcowych produktów przemiany materii i związków chemicznych, które występują w nadmiarze.
Czym jest osmoza?
Osmoregulacja opiera się na osmozie. To proces, który wykorzystują wszystkie organizmy żywe – zarówno ryby, zwierzęta, jak i komórki ludzkie. Jego celem jest utrzymanie równowagi wodnej i prawidłowego stężenia elektrolitów, co chroni płyny ustrojowe przed zbyt dużym rozcieńczeniem lub zbyt dużym stężeniem.
Ostrożnie z kofeiną. Kobieta trafiła do szpitala
Zjawisko osmozy wykorzystuje naturalne właściwości półprzepuszczalnej błony biologicznej, dzięki której dochodzi do rozdzielenia się dwóch roztworów o różnych stężeniach. Polega na przenikaniu wody z roztworu o niższym stężeniu (hipotoniczny) do roztworu o stężeniu wyższym (hipertoniczy). Dzięki temu dochodzi do wyrównania się stężeń różnych roztworów. W roztworze hipotonicznym jest dużo wody, a mało substancji rozpuszczonych. Z kolei w roztworze hipertonicznym odwrotnie: jest mniej wody, a więcej substancji rozpuszczonych.
Osmoza zachodzi w kierunku od roztworu hipotonicznego do hipertonicznego. O równowadze osmotycznej mówi się, gdy roztwory pomiędzy błoną biologiczną mają takie same stężenia (obydwa są izotoniczne względem siebie).
Osmoregulacja u ryb
W ciekawy sposób przebiega osmoregulacja u ryb, zarówno słonowodnych, jak i słodkowodnych. Ryby słodkowodne żyją w środowisku hipotonicznym w stosunku do ich płynów ustrojowych.
Oznacza to, że wewnątrz ich ciał stężenie soli jest wyższe niż na zewnątrz. Jak radzą sobie z szybką utratą soli mineralnych? Okazuje się, że:
- wydalają duże ilości bardzo rozcieńczonego moczu,
- woda wnika przez skórę na zasadzie różnicy stężeń (nie piją wody),
- aktywnie pobierają sole mineralne przez skrzela w celu uzupełnienia strat soli mineralnych.
Z kolei ryby morskie są narażone na szybką utratę wody z organizmu, ponieważ w przeciwieństwie do ryb słodkowodnych, bytują w wodach o cechach hipertonicznych. Oznacza to, że żyją w środowisku hipertonicznym: na zewnątrz jest więcej soli niż wewnątrz organizmu. Woda z ich organizmów ucieka na drodze osmozy.
Jak można się domyślać osmoregulacja w ich przypadku odbywa się w sposób odwrotny do ryb słodkowodnych. Ryby słonowodne:
- wydalają niedużo moczu,
- braki wody uzupełniają poprzez picie morskiej wody, co wpływa na wrost stężenia soli,
- nadmiar soli jest usuwany z organizmu przez komórki solne w skrzelach. Skrzela wychwytują sól i usuwają ją na zewnątrz.
Osmoregulacja u zwierząt i ludzi
Zwierzęta lądowe, zwłaszcza żyjące w środowiskach suchych, są narażone na utratę wody. U gadów i ptaków zjawisko minimalizuje obecność zrogowaciałego naskórka i wytwarzanie kwasu moczowego.
Ssaki, zwłaszcza gatunki pustynne, radzą sobie przy pomocy mechanizmów termoregulacji oraz możliwości zagęszczania moczu.
U większości zwierząt wykształciły się narządy wydalnicze umożliwiające usunięcie zbędnych i szkodliwych produktów przemiany związków azotowych. Odpowiadają one także za osmoregulację. U kręgowców są nimi nerki, choć w wydalaniu uczestniczą też inne narządy i układy. Na przykład przez płuca usuwany jest dwutlenek węgla i para wodna, poprzez układ pokarmowy usuwane są barwniki żółciowe, a przez skórę u człowieka i innych ssaków wydalana jest woda, sole mineralne i związki azotowe. Mechanizmy te są bardzo ważne, ponieważ gospodarka wodno-elektrolitowa powiązana z procesami wydalania zapewnia utrzymanie homeostazy wodnej i jonowej organizmu.
Treści w naszych serwisach służą celom informacyjno-edukacyjnym i nie zastępują konsultacji lekarskiej. Przed podjęciem decyzji zdrowotnych skonsultuj się ze specjalistą.