Osmorregulação: o que é, nas plantas, nos animais, exemplos

A regulação osmótica é um processo que é responsável por manter a homeostasia de fluidos no corpo através do controlo activamente a sua pressão osmótica interna.Seu objetivo é manter volumes e concentrações osmolares adequados dos diferentes compartimentos biológicos, essenciais para o bom funcionamento dos organismos.

A água biológica pode ser considerada distribuída em compartimentos que incluem o interior celular (compartimento intracelular) e, no caso de organismos multicelulares, o fluido que circunda as células (compartimento extracelular ou intersticial).

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Movimento da água e do íon em peixes telost de água doce (Fonte: Raver, Duane; modificado por Biezl (Obra própria) [Domínio público], indefinido Traduzido para o espanhol por –Cristina busch () 20:53, 1 de setembro de 2014 (UTC) ) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons

Existe também, nos organismos mais complexos, um compartimento intravascular que coloca o fluido intra e extracelular em contato com o ambiente externo.Esses três compartimentos são separados por membranas biológicas de permeabilidade seletiva que permitem a passagem livre de água e restringem em maior ou menor extensão a passagem das partículas que estão em solução nesse líquido.

Tanto a água quanto algumas pequenas partículas podem se mover livremente através dos poros da membrana, por difusão e seguindo seus gradientes de concentração. Outros, maiores ou com carga elétrica, só podem passar de um lado para outro usando outras moléculas que servem como meio de transporte.

Os processos osmóticos têm a ver com o movimento da água de um lugar para outro após o gradiente de concentração. Ou seja, ele se move do compartimento em que ela está mais concentrada em direção àquela onde sua concentração é menor.

A água é mais concentrada no local onde a concentração osmolar (concentração de partículas osmoticamente ativas) é menor e vice-versa. Diz-se então que a água se move de um local de baixa concentração osmolar para outro com uma maior concentração osmolar.

Os seres vivos desenvolveram mecanismos complexos para controlar o equilíbrio osmótico interno e regular os processos de entrada e saída de água que regulam a entrada e / ou saída de solutos, e é a isso que osmorregulação se refere.

O que é osmorregulação?

O objetivo fundamental da regulação osmótica é ajustar a entrada e a saída de água e solutos para que o volume e a composição dos compartimentos líquidos permaneçam constantes.

Nesse sentido, dois aspectos podem ser considerados, um a troca entre o organismo e o meio ambiente e outro a troca entre os diferentes compartimentos do corpo.

A entrada e saída de água e solutos é dada por diferentes mecanismos:

-No caso de animais vertebrados superiores, por exemplo, a admissão é regulada pela ingestão de água e solutos, que por sua vez depende da atividade dos sistemas nervoso e endócrino, que também interferem na regulação da excreção renal dessas substâncias.

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-No caso de plantas vasculares, a absorção de água e soluto ocorre graças aos processos de evapotranspiração que ocorrem nas folhas. Esses processos “puxam” a coluna de água e impulsionam seu movimento ascendente através da planta a partir das raízes, o que tem a ver com o potencial da água.

A troca e o equilíbrio entre os diferentes compartimentos do organismo são dados pelo acúmulo de solutos em um ou outro compartimento através de seu transporte ativo. Por exemplo, o aumento de solutos no interior das células determina o movimento da água e o aumento de seu volume.

O equilíbrio, nesse caso, é manter uma concentração osmolar intracelular adequada para manter um volume celular constante e isso é alcançado graças à participação de proteínas com diferentes atividades de transporte, dentre as quais se destacam as ATPases e outros transportadores. .

Osmorregulação em plantas

As plantas precisam de água para viver na mesma extensão que os animais e outros organismos unicelulares. Neles, como em todo ser vivo, a água é indispensável para realizar todas as reações metabólicas relacionadas ao crescimento e desenvolvimento, relacionadas à manutenção da forma e do turgor de suas células.

Durante a vida, eles são expostos a condições variáveis ​​da água que dependem do ambiente circundante, especificamente da umidade atmosférica e dos níveis de radiação solar.

Nos organismos vegetais, a osmorregulação cumpre a função de manter o potencial do turgor através do acúmulo ou diminuição de solutos em resposta ao estresse hídrico, o que lhes permite continuar crescendo.

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Movimento da água nas células-raiz (transporte simplista e transporte apoplástico) (Fonte: Dylan W. Schwilk [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons )

A água entre os pelos radicais e a endoderme flui entre as células da raiz através de um compartimento extracelular conhecido como apoplast (transporte apoplástico) ou através das conexões citoplasmáticas (transporte simplista), até ser filtrado junto com os íons e minerais dentro das células da endoderme e depois se move para os feixes vasculares.

Como a água e os nutrientes minerais são transportados do solo pela raiz para os órgãos do ar, as células dos diferentes tecidos do corpo “absorvem” os volumes de água e as quantidades de solutos necessários para o desempenho de suas funções.

Nas plantas, como em muitos organismos superiores, os processos de entrada e saída de água são regulados por substâncias reguladoras do crescimento (fitohormônios) que modulam respostas a diferentes condições ambientais e outros fatores intrínsecos.

– Potencial hídrico e potencial de pressão

Como a concentração intracelular de solutos nas células vegetais é maior que a do seu ambiente, a água tende a se difundir por osmose interna até que o potencial de pressão exercido pela parede celular permita, e é isso que faz as células permanecem firmes ou túrgidas.

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O potencial hídrico é um dos fatores envolvidos na troca de água de ambas as plantas com o meio ambiente e as células dos tecidos entre si.

Tem a ver com a medição da direção do fluxo de água entre dois compartimentos e inclui a soma do potencial osmótico com o potencial de pressão exercido pela parede celular.

Nas plantas, como a concentração de solutos intracelulares é geralmente maior que a do ambiente extracelular, o potencial osmótico é um número negativo; enquanto o potencial de pressão é geralmente positivo.

Quanto menor o potencial osmótico, mais negativo é o potencial da água. Se for considerada uma célula, diz-se que a água entrará nela após seu gradiente potencial.

Osmorregulação em animais

Os invertebrados multicelulares e invertebrados usam sistemas diferentes para manter a homeostase interna, isto em estrita dependência do habitat que ocupam; isto é, os mecanismos adaptativos são diferentes entre os animais de água salgada, de água doce e terrestres.

Diferentes adaptações geralmente dependem de órgãos especializados em osmorregulação. Na natureza, os mais comuns são conhecidos como órgãos nefridiais, que são estruturas excretoras especializadas que funcionam como um sistema de tubos que se abrem para o exterior através de poros chamados nefridioporos.

Minhocas planas têm estruturas desse tipo conhecidas como protonefrídeos, enquanto os anelídeos e moluscos têm metanefrídeos. Insetos e aranhas têm uma versão dos órgãos nefridiais chamados túbulos de Malpighi.

Nos vertebrados, é alcançado um sistema osmorregulador e excretor composto principalmente pelos rins, mas nesse processo de conservação do balanço hídrico também participam os sistemas nervoso e endócrino, o sistema digestivo, os pulmões (ou brânquias) e a pele.

– Animais aquáticos

Os invertebrados marinhos são considerados organismos osmo-adaptáveis , pois seus corpos estão em equilíbrio osmótico com a água que os cerca. Água e sais entram e saem por difusão quando as concentrações externas mudam.

Os invertebrados que vivem em estuários onde a concentração de sal apresenta flutuações significativas são conhecidos como organismos osmorreguladores , pois possuem mecanismos de regulação mais complexos porque a concentração de sais no interior é diferente da da água em que vivem.

Os peixes de água doce têm uma concentração salina em seu interior que é muito maior do que a da água ao seu redor, muita água entra por eles por osmose, mas isso é excretado na forma de urina diluída.

Além disso, algumas espécies de peixes têm células branquiais para entrada de sal.

Os vertebrados marinhos, cuja concentração de sais é menor que a de seu entorno, obtêm água quando a bebem do mar e expelem o excesso de sal na urina. Muitos pássaros e répteis marinhos têm “ glândulas salgadas ” que eles usam para liberar o excesso de sal que recebem depois de beber água do mar.

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Uma grande parte dos mamíferos marinhos ingere água salgada quando eles se alimentam, mas o interior geralmente tem uma menor concentração de sal. O mecanismo usado para manter a homeostase é a produção de urina com uma alta concentração de sais e amônio.

Diferença na osmorregulação entre plantas e animais

O estado ideal de uma célula vegetal difere consideravelmente daquele de uma célula animal, que está relacionada à presença da parede celular que impede a expansão excessiva da célula devido à entrada de água.

Nos animais, o espaço intracelular está em equilíbrio osmótico com fluidos extracelulares e os processos de osmorregulação são responsáveis ​​por manter esse estado.

As células vegetais, por outro lado, requerem turgidez, que elas conseguem mantendo o fluido intracelular mais concentrado do que o ambiente, de modo que a água tende a entrar nelas.

Exemplos

Além de todos os casos descritos acima, um bom exemplo de sistema de osmorregulação é o encontrado no corpo humano:

Nos seres humanos, manter o volume normal e a osmolaridade dos fluidos corporais implica um equilíbrio entre a entrada e a saída da água e dos solutos, ou seja, um equilíbrio em que a entrada é igual à saída.

Como o principal soluto extracelular é o sódio, a regulação do volume e da osmolaridade do fluido extracelular depende quase exclusivamente do equilíbrio entre água e sódio.

A água entra no corpo através dos alimentos e líquidos consumidos (cuja regulação depende dos mecanismos da sede) e é produzida internamente como resultado de processos de oxidação de alimentos (água metabólica).

A saída de água é causada por perdas insensíveis, suor, fezes e urina. O volume de urina excretada é regulado pelo nível plasmático do hormônio antidiurético (ADH).

O sódio entra no corpo através de alimentos e líquidos ingeridos. É perdido pelo suor, fezes e urina. Sua perda pela urina é um dos mecanismos de regulação do conteúdo corporal de sódio e depende da função intrínseca do rim, regulada pelo hormônio aldosterona.

Referências

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  5. Solomon, E., Berg, L., e Martin, D. (1999). Biology (5ª ed.). Filadélfia, Pensilvânia: Saunders College Publishing.
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