Osmoreglare și echilibru osmotic la animale

Figura 41.1 Așa cum oamenii reciclează ce pot și aruncă resturile la gropile de gunoi, corpurile noastre folosesc și reciclează ce pot și excretă produsele reziduale rămase. Sistemele complexe ale corpului nostru au dezvoltat modalități de a trata deșeurile și de a menține un mediu intern echilibrat. (Credit: Ralphs_Foto/Pixabay)

Recomandarea zilnică de consum de apă pentru oameni este de opt până la zece pahare de apă. Pentru a atinge un echilibru sănătos, corpul uman ar trebui să excrete opt până la zece pahare de apă în fiecare zi. Acest lucru se întâmplă prin procesele de urinare, defecare, transpirație și, într-o mică măsură, respirație. Organele și țesuturile corpului uman sunt îmbibate în fluide care sunt menținute la o temperatură, pH și concentrație de solut constante, toate elemente cruciale ale homeostaziei. Soluții din fluidele corpului sunt în principal săruri minerale și zaharuri, iar reglarea osmotică este procesul prin care sărurile minerale și apa sunt menținute în echilibru. Homeostazia osmotică este menținută în ciuda influenței factorilor externi precum temperatura, dieta și condițiile meteorologice.

Osmoreglare și echilibru osmotic

Osmoza este difuzia apei printr-o membrană ca răspuns la presiunea osmotică, cauzată de un dezechilibru al moleculelor de o parte și de alta a membranei. Osmoreglarea este procesul de menținere a echilibrului dintre sare și apă (echilibru osmotic) prin membranele din fluidele corpului, care sunt compuse din apă, plus electroliți și neelectroliți. Un electrolit este o substanță dizolvată care se disociază în ioni atunci când este dizolvată în apă. Un neelectrolit, în schimb, nu se disociază în ioni în timpul dizolvării în apă. Atât electroliții, cât și neelectroliții contribuie la echilibrul osmotic. Fluidele corpului includ plasma sanguină, citosolul din celule și lichidul interstițial, fluidul care există în spațiile dintre celule și țesuturi ale corpului. Membranele corpului (cum ar fi membranele pleurale, seroase și celulare) sunt membrane semipermeabile. Membranele semipermeabile sunt permeabile (sau permisive) la anumite tipuri de substanțe dizolvate și apă. Soluțiile de pe ambele părți ale unei membrane semipermeabile tind să egalizeze concentrația de substanțe dizolvate prin mișcarea substanțelor dizolvate și/sau a apei prin membrană. După cum se vede în Figura 41.2, o celulă plasată în apă tinde să se umfle din cauza absorbției de apă din mediul hipotonic sau „sărac în sare”. Pe de altă parte, o celulă plasată într-o soluție cu o concentrație mai mare de sare tinde să facă membrana să se micșoreze din cauza pierderii de apă în mediul hipertonic sau „bogat în sare”. Celulele izotonice au o concentrație egală de substanțe dizolvate în interiorul și în exteriorul celulei; acest lucru egalizează presiunea osmotică de ambele părți ale membranei celulare, care este o membrană semipermeabilă.

Figura 41.2 Celulele plasate într-un mediu hipertonic tind să se micșoreze din cauza pierderii de apă. Într-un mediu hipotonic, celulele tind să se umfle din cauza aportului de apă. Sângele menține un mediu izotonic, astfel încât celulele nici nu se micșorează, nici nu se umflă.

Corpul nu există în izolare. Există un aport constant de apă și electroliți în sistem. În timp ce osmoreglarea se realizează prin membranele din corp, excesul de electroliți și deșeuri sunt transportate la rinichi și excretate, ajutând la menținerea echilibrului osmotic.

Nevoia de osmoreglare

Sistemele biologice interacționează și schimbă constant apă și nutrienți cu mediul prin consumul de alimente și apă și prin excreție sub formă de transpirație, urină și fecale. Fără un mecanism de reglare a presiunii osmotice sau atunci când o boală deteriorează acest mecanism, există o tendință de acumulare de deșeuri toxice și apă, ceea ce poate avea consecințe grave.

Sistemele mamiferelor au evoluat pentru a regla nu doar presiunea osmotică generală la nivelul membranelor, ci și concentrațiile specifice de electroliți importanți în cele trei compartimente fluide principale: plasma sanguină, fluidul extracelular și fluidul intracelular. Deoarece presiunea osmotică este reglată de mișcarea apei la nivelul membranelor, volumul compartimentelor fluide se poate modifica și temporar. Deoarece plasma sanguină este una dintre componentele fluidelor, presiunile osmotice au o influență directă asupra tensiunii arteriale.

Sursa: Biology 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2025 MultiMedia Publishing