- מהי אוסמורגולציה?
- אוסמורגולציה בצמחים
- - פוטנציאל מים ופוטנציאל לחץ
- אוסמורגולציה אצל בעלי חיים
- - בעלי חיים ימיים
- הבדל בוויסות אוסמורציה בין צמחים לבעלי חיים
- דוגמאות
- הפניות
הוויסות האוסמוטי הוא תהליך שהוא אחראי לשמירה על הומאוסטזיס של נוזלים בגוף על-ידי ויסות הלחץ האוסמוטי הפנימי שלה באופן פעיל. מטרתו לשמור על נפחים נאותים וריכוזים אוסמולריים של התאים הביולוגיים השונים, החיוניים לתפקודם התקין של אורגניזמים.
ניתן לשקול מים ביולוגיים כמופצים בתאים הכוללים את פנים התא (תא תוך-תאיים), ובמקרה של אורגניזמים רב-תאיים, הנוזל המקיף את התאים (תא חוץ-תאי או תא בין-ראשי).
תנועת מים ויונים בדגי טלוסטוס של מים מתוקים (מקור: Raver, Duane; שונה על ידי Biezl (עבודה משלו), לא מוגדרת תורגם לספרדית על ידי –Cristina busch (שיחה) 20:53, 1 בספטמבר 2014 (UTC) באמצעות Wikimedia Commons )
יש גם, באורגניזמים מורכבים יותר, תא תוך-וסקולרי המביא נוזלים תוך-תאיים למגע עם הסביבה החיצונית. שלושת התאים הללו מופרדים על ידי ממברנות ביולוגיות סלקטיביות סלקטיביות המאפשרות מעבר חופשי של מים ומגבילים את מעבר החלקיקים שנמצאים בתמיסה באותו נוזל במידה פחות או יותר.
גם מים וגם חלקיקים קטנים יכולים לנוע בחופשיות דרך נקבוביות בקרום, על ידי דיפוזיה ובעקבות מדרגות הריכוז שלהם. אחרים, גדולים יותר או טעונים חשמלית, יכולים לעבור רק מצד אחד לצד מולקולות אחרות המשמשות אמצעי תחבורה.
תהליכים אוסמוטיים קשורים לתנועת מים ממקום למקום בעקבות שיפוע הריכוז שלהם. כלומר, זה עובר מהתא בו היא הכי מרוכזת לזו שבה הריכוז שלה פחות.
מים מרוכזים יותר במקום בו הריכוז האוסמולרי (ריכוז החלקיקים הפעילים באוסמוטיקה) נמוך יותר ולהיפך. לאחר מכן נאמר שהמים עוברים מאתר עם ריכוז אוסמולרי נמוך לאתר אחר עם ריכוז אוסמולרי גבוה יותר.
יצורים חיים פיתחו מנגנונים מורכבים לשליטה על האיזון האוסמוטי בפנים שלהם ומווסתים את תהליכי הכניסה והיציאה של מים, ויסות כניסה ו / או יציאה של מומסים, ולזה מתייחסת האוסמגורציה.
מהי אוסמורגולציה?
המטרה העיקרית של ויסות אוסמוטי היא להתאים את כניסתם ויציאתם של המים והממסים כך שגם הנפח וגם ההרכב של תאי הנוזל יישארו קבועים.
במובן זה ניתן לקחת בחשבון שני היבטים, האחד החילופי בין האורגניזם והסביבה והשני החלפה בין התאים השונים בגוף.
כניסה ויציאה של מים ומומסים מתרחשת על ידי מנגנונים שונים:
במקרה של בעלי חיים בעלי חוליות גבוהה יותר, למשל, ההכנסה מווסתת על ידי צריכת מים ומומסים, נושא שבתורו תלוי בפעילות מערכות העצבים והאנדוקריניות, שמתערבות גם בוויסות של הפרשת הכליה של חומרים אלה.
במקרה של צמחים וסקולריים, ספיגת המים והמומסים מתרחשת הודות לתהליכי האידוי וההעברה המתרחשים בעלים. תהליכים אלה "מושכים" את עמוד המים ומניעים את תנועתו כלפי מעלה דרך הצמח מהשורשים, מה שקשור לפוטנציאל המים.
החילוף והאיזון בין התאים השונים של האורגניזם מתרחש על ידי הצטברות של מומסים בתא זה או אחר באמצעות הובלתם הפעילה. לדוגמא, עליית המומסים בתאים קובעת את תנועת המים לכיוונם ואת העלייה בנפחם.
האיזון, במקרה זה, מורכב משמירה על ריכוז אוסמולרי תוך-תאי המספיק לשמירה על נפח תא קבוע וזה מושג בזכות השתתפותם של חלבונים עם פעילויות הובלה שונות, ביניהם בולטות משאבות ATPase ומובילים אחרים. .
אוסמורגולציה בצמחים
צמחים זקוקים למים כדי לחיות באותה המידה כמו בעלי חיים ואורגניזמים חד-תאיים אחרים. אצלם, כמו בכל היצורים החיים, מים חיוניים לביצוע כל התגובות המטבוליות הקשורות לצמיחה והתפתחות, הקשורות בשמירה על צורת התאים שלהם.
במהלך חייהם הם נחשפים לתנאים הידריים משתנים התלויים בסביבה הסובבת אותם, במיוחד בלחות האטמוספירה וברמות הקרינה הסולארית.
באורגניזמים צמחיים, אוסמולגורציה ממלאת את התפקיד של שמירה על פוטנציאל הטורגור באמצעות הצטברות או הפחתה של מומסים בתגובה ללחץ מים, המאפשר להם להמשיך ולצמוח.
תנועת מים בתאי שורש (הובלה פשטנית והובלה אפופלסטית) (מקור: דילן וו. שוויק דרך Wikimedia Commons)
המים שנמצאים בין שערות השורש לאנדודרמיס זורמים בין תאי השורש דרך תא חוץ תאי המכונה אפופלסט (הובלה אפופלסטית) או דרך חיבורים ציטופלסמיים (הובלה פשטנית), עד לסינון יחד עם יונים ו מינרלים לתאי האנדודרמיס ואז עוברים אל צרורות כלי הדם.
כאשר מים ומינרלים מזינים מינרליים מועברים מהאדמה על ידי השורשים לאיברי האוויר, תאי הרקמות השונות בגוף "תופסים" את נפחי המים ואת כמויות המומסים הנחוצים לשם מילוי תפקידיהם.
בצמחים, כמו באורגניזמים רבים וגבוהים יותר, תהליכי הכניסה והגירוש של מים מוסדרים על ידי חומרים המווסתים צמיחה (פיטוהורמונים) שמווסתים את התגובות לתנאים סביבתיים שונים ולגורמים פנימיים אחרים.
- פוטנציאל מים ופוטנציאל לחץ
מכיוון שהריכוז התוך תאי של המומסים בתאי צמח הוא גבוה יותר מזה של סביבתם, מים נוטים להתפזר על ידי אוסמוזה כלפי פנים עד שפוטנציאל הלחץ המופעל על ידי דופן התא מאפשר זאת וזה מה שהופך את התאים לתאים תאים הם יציבים או סוערים.
פוטנציאל המים הוא אחד הגורמים המעורבים בחילופי המים של שני הצמחים עם סביבתם ותאי הרקמות שלהם זה עם זה.
זה קשור למדידת כיוון זרימת המים בין שני תאים וכולל את סכום הפוטנציאל האוסמוטי עם פוטנציאל הלחץ המופעל על ידי דופן התא.
בצמחים, מכיוון שריכוז המומסים התאי בדרך כלל גבוה יותר מזה של הסביבה החוץ תאית, הפוטנציאל האוסמוטי הוא מספר שלילי; בעוד שפוטנציאל הלחץ בדרך כלל חיובי.
ככל שהפוטנציאל האוסמוטי נמוך יותר, כך פוטנציאל המים שלילי יותר. אם הוא נחשב לתא, נאמר שהמים ייכנסו אליו בעקבות שיפוע הפוטנציאל שלהם.
אוסמורגולציה אצל בעלי חיים
חוליות רב-תאיות וחסרי חוליות חסרים משתמשים במערכות שונות לשמירה על הומאוסטזיס פנימי, וזאת בתלות קפדנית בבית הגידול בו הם חיים; כלומר, מנגנוני ההסתגלות שונים בין מים מלוחים, מים מתוקים ובעלי חיים יבשתיים.
העיבודים השונים תלויים לעתים קרובות באיברים מיוחדים לוויסות אוסמור. בטבע, הנפוצים ביותר ידועים כאיברים נפרידיאליים, שהם מבני הפרשה מיוחדים המתפקדים כמערכת צינורות הנפתחים מבחוץ דרך נקבוביות הנקראות נפרידיופוריות.
לתולעי שטוח יש מבנים כאלה המכונים פרוטונפרידיומים, ואילו צניחים ורכיכות יש מטניהפרידיה. לחרקים ועכבישים יש גרסה של אברי נפרידיאל בשם Malpighi Tubules.
בבעלי חיים בעלי חוליות, מושגת מערכת אוסמורית ופרישה, המורכבת בעיקר מהכליות, אך גם מערכות העצבים והאנדוקריניות, מערכת העיכול, הריאות (או הזימים) והעור משתתפות בתהליך זה של שמירה על איזון המים.
- בעלי חיים ימיים
חסרי חוליות ימיים נחשבים לאורגניזמים מסתגליים לאוסמו , מכיוון שגופם נמצא בשיווי משקל אוסמוטי עם המים הסובבים אותם. מים ומלחים נכנסים ויוצאים על ידי דיפוזיה כאשר הריכוזים החיצוניים משתנים.
חסרי חוליות שחיים בשפכים שבהם ריכוז המלח מלמד על תנודות משמעותיות ידועים כאורגניזמים אוסמו- רגולטוריים, מכיוון שיש להם מנגנוני ויסות מורכבים יותר בגלל העובדה שריכוז המלחים בפנים שלהם שונה מזה של המים בהם הם חיים.
לדגי מים מתוקים יש ריכוז מלוחים בפנים שלהם שהוא גבוה בהרבה מזה של המים הסובבים אותם, ולכן הרבה מים נכנסים לפנים שלהם על ידי אוסמוזה, אך זה מופרש בצורה של שתן מדולל.
בנוסף, בכמה מינים של דגים יש תאי זריעה לכניסת מלח.
חוליות חוליות ימיות, שריכוז המלח שלהם נמוך מזה של סביבתם, משיגים מים על ידי שתייתם מהים ומגרשים עודפי מלח בשתן שלהם. לציפורים וזוחלים ימיים רבים יש "בלוטות מלח" בהן הם משתמשים כדי לשחרר עודפי מלח שהם מקבלים לאחר שתיית מי ים.
מרבית היונקים הימיים צורכים מי מלח כאשר הם ניזונים, אך בפנים יש בדרך כלל ריכוז נמוך יותר של מלח. המנגנון המשמש לשמירה על הומאוסטזיס הוא ייצור שתן עם ריכוז גבוה של מלחים ואמוניה.
הבדל בוויסות אוסמורציה בין צמחים לבעלי חיים
המצב האידיאלי של תא צמחי שונה במידה ניכרת ממצב של תא בעלי חיים, עובדה שקשורה לנוכחות דופן התא שמונעת התפשטות יתר של התא עקב חדירת מים.
אצל בעלי חיים, המרחב התאי נמצא בשיווי משקל אוסמוטי עם נוזלים חוץ תאיים ותהליכי אוסמורגולציה אחראים לשמירה על מצב זה.
תאים צמחיים, לעומת זאת, דורשים טורגור, אותם הם משיגים על ידי שמירה על הנוזל התוך מרוכז יותר מסביבתו, וזו הסיבה שמים נוטים להיכנס אליהם.
דוגמאות
בנוסף לכל המקרים שנדונו לעיל, דוגמא טובה למערכות אוסמורגולציה היא זו שנמצאת בגוף האדם:
אצל בני אדם, שמירה על נפח נורמלי ואוסמולריות של נוזלי גוף כרוכה באיזון בין כניסה לתפוקה של מים וממסים, כלומר שיווי משקל שבו התשומה שווה לתפוקה.
מכיוון שהמומס החוץ תאי העיקרי הוא נתרן, ויסות הנפח והאוסמולולריות של הנוזל החוץ תאי תלוי כמעט אך ורק באיזונים שבין מים לנתרן.
מים נכנסים לגוף דרך מזון ונוזלים הנצרכים (הרגולציה שלהם תלויה במנגנוני הצמא) ומופקת באופן פנימי כתוצאה מתהליכי חמצון במזון (מים מטבוליים).
יציאת המים מתרחשת על ידי אבידות בלתי ברורות, על ידי זיעה, צואה ושתן. נפח השתן המופרש מוסדר על ידי רמת הפלזמה של ההורמון האנטי-דוריאטי (ADH).
נתרן נכנס לגוף באמצעות מזון ונוזלים נטועים. זה הולך לאיבוד דרך זיעה, צואה ושתן. אובדןו דרך השתן הוא אחד המנגנונים לוויסות תכולת הנתרן בגוף ותלוי בתפקוד המהותי של הכליה, המווסת על ידי ההורמון אלדוסטרון.
הפניות
- אלברטס, ב., דניס, ב., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., … וולטר, פ. (2004). ביולוגיה תאי חיונית. אבינגדון: גרלנד מדע, טיילור ופרנסיס גרופ.
- קושמן, ג '(2001). אוסמורגולציה בצמחים: השלכות על החקלאות. אמר. זול. , 41, 758–769.
- מורגן, ג'יימי (1984). אוסמורגולציה ולחץ מים בצמחים גבוהים יותר. אן. הכמרית פיסיול צמח. , 35, 299-319.
- Nabors, M. (2004). מבוא לבוטניקה (מהדורה ראשונה). פירסון חינוך.
- סולומון, א., ברג, ל., ומרטין, ד. (1999). ביולוגיה (מהדורה חמישית). פילדלפיה, פנסילבניה: הוצאת מכללת סונדרס.
- ווסט, ג'יי (1998). בסיסים פיזיולוגיים של עיסוק רפואי (מהדורה 12). מקסיקו DF: עריכה של Médica Panamericana.