Co to jest osmoregulacja i wydalanie?

Organizmy muszą utrzymywać płyny ustrojowe w stałej temperaturze i pH, utrzymując jednocześnie określone stężenia substancji rozpuszczonej, aby wspierać funkcje życiowe. Osmoregulacja to proces, który równoważy poziom substancji rozpuszczonej i wody.

Osmoza to tendencja wody do przechodzenia od roztworów o niższych stężeniach jonów lub osmolarności do roztworów o wyższych stężeniach jonów. Osmoza zachodzi w odpowiedzi na różnice w stężeniach molekularnych roztworów oddzielonych półprzepuszczalną membraną.

Płyny ustrojowe, które są oddzielone takimi membranami, zawierają wodę, nieelektrolity i elektrolity – substancje rozpuszczone, które rozpuszczają się w jonach w wodzie. Zarówno elektrolity, jak i nieelektrolity wpływają na równowagę osmotyczną. Ponieważ jednak ważniejszym czynnikiem w osmozie jest liczba substancji rozpuszczonych, a nie wielkość, wkład elektrolitów jest bardziej znaczący.

W przeciwieństwie do wody, elektrolity nie mogą dyfundować biernie przez membrany, ale opierają się na ułatwionej dyfuzji i aktywnym transporcie. W ułatwionej dyfuzji kanały oparte na białkach przemieszczają substancje rozpuszczone przez błony. I odwrotnie, energia jest wykorzystywana do przemieszczania jonów w kierunku przeciwnym do gradientów stężeń w transporcie aktywnym.

Kiedy zwierzęta spożywają pokarm, materiał, którego nie można wykorzystać, jest wydalany z organizmu. Systemy wydalnicze w przyrodzie wiążą się z kompromisami między oszczędzaniem energii a wodą.

Azot jest jednym z najważniejszych rodzajów odpadów w organizmie. Nadmiar azotu tworzy amoniak, który jest toksyczny i należy go wyrzucić. Niektóre zwierzęta bezpośrednio wydzielają amoniak; Inni najpierw przekształcają go w mocznik lub kwas moczowy, które są mniej toksyczne. Konwersja amoniaku wymaga więcej energii niż bezpośrednie wydalanie, jednak oszczędza więcej wody.

Nabłonek transportowy często pośredniczy w osmoregulacji i wydalaniu. Te wyspecjalizowane komórki przenoszą substancje rozpuszczone i znajdują się w narządach wydalniczych w całym królestwie zwierząt: od kanalików Malpighiego owadów, przez skrzela ryb, po nerki kręgowców.

Zazwyczaj zorganizowany w sieci w kształcie rur o dużej powierzchni, nabłonek transportowy często pomaga zarówno w bilansie wodnym, jak i usuwaniu odpadów. Na przykład niektóre ptaki morskie mają gruczoły nosowe, które usuwają sól z krwi i wydalają ją z nozdrzy, umożliwiając im spożywanie wody morskiej.