OSMOREGÜLASYON: BITKILERDE, HAYVANLARDA, ÖRNEKLERDE NEDIR - BIYOLOJI - 2025

Ozmoregülasyon aktif iç ozmotik basıncı düzenleyici bir vücut sıvılarının homeostazını sürdürmek sorumlu olan bir süreçtir. Amacı, organizmaların düzgün çalışması için gerekli olan farklı biyolojik bölmelerin yeterli hacimlerini ve ozmolar konsantrasyonlarını korumaktır.

Biyolojik su, hücre içini (hücre içi bölme) ve çok hücreli organizmalar söz konusu olduğunda hücreleri çevreleyen sıvıyı (hücre dışı veya interstisyel bölme) içeren bölmelere dağıtılmış olarak düşünülebilir.

Tatlı su telostus balıklarında su ve iyonların hareketi (Kaynak: Raver, Duane; Biezl (Kendi çalışması) tarafından değiştirildi, tanımsız İspanyolcaya –Cristina busch tarafından çevrildi (konuşma) 20:53, 1 Eylül 2014 (UTC), Wikimedia Commons aracılığıyla )

Ayrıca, daha karmaşık organizmalarda, hücre içi ve hücre dışı sıvıyı dış çevre ile temas ettiren intravasküler bir bölme vardır. Bu üç bölme, suyun serbest geçişine izin veren ve bu sıvı içinde çözelti içinde bulunan parçacıkların geçişini az ya da çok kısıtlayan seçici geçirgen biyolojik zarlarla ayrılır.

Hem su hem de bazı küçük parçacıklar, zardaki gözeneklerden difüzyon yoluyla ve konsantrasyon gradyanlarını takip ederek serbestçe hareket edebilir. Daha büyük veya elektrik yüklü diğerleri, taşıma aracı olarak işlev gören diğer molekülleri kullanarak yalnızca bir taraftan diğerine geçebilir.

Ozmotik süreçler, konsantrasyon gradyanını takiben suyun bir yerden diğerine hareketiyle ilgilidir. Yani, en yoğun olduğu bölmeden konsantrasyonunun daha az olduğu bölmeye doğru hareket eder.

Su, ozmolar konsantrasyonun (ozmotik olarak aktif parçacıkların konsantrasyonu) daha düşük olduğu yerde daha yoğunlaşır ve bunun tersi de geçerlidir. Suyun daha sonra düşük ozmolar konsantrasyona sahip bir bölgeden daha yüksek ozmolar konsantrasyona sahip başka bir bölgeye hareket ettiği söylenir.

Canlılar, içlerindeki ozmotik dengeyi kontrol etmek ve suya giriş ve çıkış süreçlerini düzenlemek, çözünen maddelerin girişini ve / veya çıkışını düzenlemek için karmaşık mekanizmalar geliştirmişlerdir ve bu osmoregülasyonun kastettiği şeydir.

Osmoregülasyon nedir?

Ozmotik regülasyonun temel amacı, sıvı bölmelerinin hem hacmi hem de bileşimi sabit kalacak şekilde su ve çözünen maddelerin giriş ve çıkışını ayarlamaktır.

Bu anlamda, biri organizma ile çevre arasındaki alışveriş, diğeri de vücudun farklı bölümleri arasındaki alışveriş olmak üzere iki yön düşünülebilir.

Su ve çözünen maddelerin girişi ve çıkışı farklı mekanizmalarla gerçekleşir:

-Örneğin daha yüksek omurgalı hayvanlarda gelir, su ve çözünen maddelerin alımı ile düzenlenir, bu da sinir ve endokrin sistemlerin aktivitesine bağlı olan ve aynı zamanda hayvanların düzenlenmesine de müdahale eden bir konudur. bu maddelerin renal atılımı.

-Vasküler bitkiler söz konusu olduğunda, yapraklarda meydana gelen evapotranspirasyon süreçleri sayesinde su ve çözünen maddelerin emilimi gerçekleşir. Bu işlemler su kolonunu "çeker" ve su potansiyeli ile ilgili olan köklerden bitki boyunca yukarı doğru hareketini sürer.

Organizmanın farklı bölümleri arasındaki değişim ve denge, çözünen maddelerin aktif taşınmaları yoluyla bir veya başka bir bölmede birikmesi ile gerçekleşir. Örneğin hücre içindeki çözünen maddelerin artışı, suyun kendilerine doğru hareketini ve hacimlerinin artışını belirler.

Bu durumda denge, sabit bir hücre hacmini sürdürmek için yeterli bir hücre içi ozmolar konsantrasyonun sürdürülmesinden oluşur ve bu, ATPase pompaları ve diğer taşıyıcıların öne çıktığı farklı taşıma aktivitelerine sahip proteinlerin katılımıyla sağlanır. .

Bitkilerde ozmoregülasyon

Bitkiler, hayvanlar ve diğer tek hücreli organizmalarla aynı ölçüde yaşamak için suya ihtiyaç duyar. Bütün canlılarda olduğu gibi bunlarda da, hücrelerinin şeklini ve turgorunu korumakla ilgili olan büyüme ve gelişme ile ilgili tüm metabolik reaksiyonları gerçekleştirmek için su esastır.

Yaşamları boyunca, kendilerini çevreleyen ortama, özellikle atmosferik neme ve güneş radyasyonu seviyelerine bağlı olan değişken hidrik koşullara maruz kalırlar.

Bitki organizmalarında osmoregülasyon, su stresine yanıt olarak çözünen maddelerin birikmesi veya azalması yoluyla turgor potansiyelini koruma işlevini yerine getirir ve bu da büyümeye devam etmelerini sağlar.

Suyun kök hücrelerdeki hareketi (basit taşıma ve apoplastik taşıma) (Kaynak: Dylan W. Schwilk, Wikimedia Commons)

Kök kılları ile endodermis arasında bulunan su, kök hücreler arasında apoplast (apoplastik taşıma) olarak bilinen hücre dışı bir bölme veya sitoplazmik bağlantılar (basit taşıma) yoluyla iyonlarla birlikte filtrelenene kadar akar ve mineraller endodermisin hücrelerine girer ve daha sonra damar demetlerine gider.

Su ve mineral besinler topraktan kök yoluyla hava organlarına taşınırken, vücudun farklı dokularının hücreleri, su hacmini ve işlevlerini yerine getirmek için gerekli olan çözünmüş madde miktarını "alır".

Bitkilerde, birçok yüksek organizmada olduğu gibi, suya giriş ve tahliye süreçleri, farklı çevresel koşullara ve diğer iç faktörlere tepkileri düzenleyen büyümeyi düzenleyen maddeler (fitohormonlar) tarafından düzenlenir.

- Su potansiyeli ve basınç potansiyeli

Bitki hücrelerindeki çözünen maddelerin hücre içi konsantrasyonu çevrelerindekinden daha yüksek olduğundan, su, hücre duvarının uyguladığı basınç potansiyeli izin verene kadar ozmoz yoluyla iç kısma doğru yayılma eğilimindedir ve bu, hücreleri yapan şeydir. hücreler sert veya şişkin.

Su potansiyeli, her iki bitkinin çevreleriyle ve dokularının hücrelerinin birbirleriyle su değişiminde rol oynayan faktörlerden biridir.

İki bölme arasındaki su akışının yönünün ölçülmesi ile ilgilidir ve hücre duvarı tarafından uygulanan basınç potansiyeli ile ozmotik potansiyelin toplamını içerir.

Bitkilerde, hücre içi çözünen konsantrasyonu genellikle hücre dışı ortamdakinden daha yüksek olduğundan, ozmotik potansiyel negatif bir sayıdır; basınç potansiyeli genellikle pozitif iken.

Ozmotik potansiyel ne kadar düşükse, su potansiyeli o kadar negatiftir. Bir hücre olarak kabul edilirse, suyun potansiyel gradyanını takiben içine gireceği söylenir.

Hayvanlarda ozmoregülasyon

Çok hücreli omurgalılar ve omurgasızlar, iç homeostazı sürdürmek için farklı sistemler kullanırlar, bu, işgal ettikleri habitatlara sıkı sıkıya bağlıdır; yani, adaptif mekanizmalar tuzlu su, tatlı su ve kara hayvanları arasında farklıdır.

Farklı adaptasyonlar genellikle osmoregülasyon için özelleşmiş organlara bağlıdır. Doğada en yaygın olanı nefridiyal organlar olarak bilinir, bunlar nefridiopor adı verilen gözenekler yoluyla dışarıya açılan bir tüpler sistemi olarak işlev gören özel boşaltım yapılarıdır.

Yassı kurtlar protonefridyum olarak bilinen yapılara sahipken, annelidler ve yumuşakçalar metanefridiye sahiptir. Böcekler ve örümcekler, Malpighi Tubules adı verilen bir nefridiyal organ versiyonuna sahiptir.

Omurgalı hayvanlarda, esas olarak böbreklerden oluşan bir osmoregülasyon ve boşaltım sistemi elde edilir, ancak sinir ve endokrin sistemleri, sindirim sistemi, akciğerler (veya solungaçlar) ve deri de bu su dengesini koruma sürecine katılır.

- Su hayvanları

Deniz omurgasızları, vücutları kendilerini çevreleyen su ile ozmotik dengede olduğundan, ozmo-adaptif organizmalar olarak kabul edilir . Dış konsantrasyonlar değiştiğinde su ve tuzlar difüzyonla girer ve çıkar.

Tuz konsantrasyonunun önemli dalgalanmalar gösterdiği haliçlerde yaşayan omurgasızlar, içlerindeki tuz konsantrasyonunun yaşadıkları suyunkinden farklı olması nedeniyle daha karmaşık düzenleme mekanizmalarına sahip olduklarından, osmoregülatör organizmalar olarak bilinirler .

Tatlı su balıklarının iç kısımlarında, kendilerini çevreleyen sudan çok daha yüksek bir tuz konsantrasyonu vardır, bu nedenle içlerine çok fazla su ozmoz yoluyla girer, ancak bu, seyreltilmiş idrar şeklinde atılır.

Ek olarak, bazı balık türlerinde tuz girişi için solungaç hücreleri bulunur.

Tuz konsantrasyonu ortamdakinden daha düşük olan deniz omurgalıları, suyu denizden içerek elde ederler ve idrarlarındaki fazla tuzu dışarı atarlar. Birçok deniz kuşu ve sürüngen, deniz suyunu içtikten sonra aldıkları fazla tuzu salmak için kullandıkları "tuz bezlerine" sahiptir.

Çoğu deniz memelisi, beslenirken tuzlu su alır, ancak içlerinde genellikle daha düşük tuz konsantrasyonu bulunur. Homeostazı sürdürmek için kullanılan mekanizma, yüksek konsantrasyonda tuz ve amonyak içeren idrar üretimidir.

Bitkiler ve hayvanlar arasındaki osmoregülasyon farkı

Bir bitki hücresinin ideal durumu, bir hayvan hücresininkinden önemli ölçüde farklıdır; bu, hücre duvarının varlığıyla ilgili olup, su girişi nedeniyle hücrenin aşırı genişlemesini önler.

Hayvanlarda hücre içi boşluk, hücre dışı sıvılar ile ozmotik denge içindedir ve bu durumu sürdürmekten osmoregülasyon süreçleri sorumludur.

Bitki hücreleri ise, hücre içi sıvıyı çevresinden daha konsantre tutarak elde ettikleri turgora ihtiyaç duyar, bu yüzden su içlerine girme eğilimindedir.

Örnekler

Yukarıda tartışılan tüm vakalara ek olarak, insan vücudunda bulunan osmoregülasyon sistemlerinin güzel bir örneğidir:

İnsanlarda, vücut sıvılarının normal hacmini ve ozmolaritesini korumak, su ve çözünen maddelerin girişi ve çıkışı arasında bir dengeyi, yani girdinin çıktıya eşit olduğu bir dengeyi içerir.

Ana hücre dışı çözünen sodyum olduğu için, hücre dışı sıvının hacminin ve ozmolaritesinin düzenlenmesi neredeyse tamamen su ve sodyum arasındaki dengeye bağlıdır.

Su, vücuda tüketilen (düzenlenmesi susuzluk mekanizmalarına bağlı olan) yiyecek ve sıvılar yoluyla girer ve gıdalardaki (metabolik su) oksidasyon süreçleri sonucunda dahili olarak üretilir.

Suyun çıkışı, hissedilmeyen kayıplarla, ter, dışkı ve idrarla gerçekleşir. Atılan idrar hacmi, antidiüretik hormonun (ADH) plazma seviyesi tarafından düzenlenir.

Sodyum vücuda alınan yiyecekler ve sıvılar yoluyla girer. Ter, dışkı ve idrar yoluyla kaybolur. İdrar yoluyla kaybı, vücudun sodyum içeriğini düzenleyen mekanizmalardan biridir ve aldosteron hormonu tarafından düzenlenen böbreğin içsel işlevine bağlıdır.

Referanslar

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Temel Hücre Biyolojisi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Bitkilerde Osmoregülasyon: Tarım için Çıkarımlar. Amer. Zool. , 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Yüksek bitkilerde ozmoregülasyon ve su stresi. Ann. Rev. Plant Physiol. , 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Botanik'e Giriş (1. baskı). Pearson Education.
5. Solomon, E., Berg, L. ve Martin, D. (1999). Biyoloji (5. baskı). Philadelphia, Pensilvanya: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Tıbbi Uygulamaların Fizyolojik Temelleri (12. baskı). Mexico DF: Editoryal Médica Panamericana.