Osmoregulasi — apa itu, fungsi, contoh

Osmoregulasi adalah proses yang bertanggung jawab untuk mempertahankan homeostasis cairan dalam suatu organisme dengan secara aktif mengatur tekanan osmotik internalnya. Tujuannya adalah untuk mempertahankan volume osmolar yang memadai dan konsentrasi dari kompartemen biologis yang berbeda, yang penting untuk berfungsinya organisme.

Air biologis dapat dianggap didistribusikan dalam kompartemen yang mencakup interior seluler (kompartemen intraseluler) dan dalam kasus organisme multiseluler, cairan yang mengelilingi sel (kompartemen ekstraseluler atau interstitial).

Osmoregulasi

Ada juga, dalam organisme yang paling kompleks, kompartemen intravaskuler yang membawa cairan intra dan ekstraselular ke dalam kontak dengan lingkungan eksternal. Tiga kompartemen ini dipisahkan oleh membran biologis permeabilitas selektif yang memungkinkan aliran bebas air dan membatasi sampai batas yang lebih besar atau lebih kecil lewatnya partikel yang berada dalam larutan dalam cairan itu.

Air dan beberapa partikel kecil dapat bergerak bebas melalui pori-pori di membran, dengan difusi dan mengikuti gradien konsentrasi mereka. Yang lain, yang lebih besar atau bermuatan listrik, hanya dapat berpindah dari satu sisi ke sisi lain menggunakan molekul lain yang berfungsi sebagai alat transportasi mereka.

Proses osmotik berkaitan dengan pergerakan air dari satu tempat ke tempat lain mengikuti gradien konsentrasinya. Yaitu, itu bergerak dari kompartemen di mana dia paling terkonsentrasi ke yang di mana konsentrasinya paling sedikit.

Air paling terkonsentrasi di situs di mana konsentrasi osmolar (konsentrasi partikel aktif secara osmotik) paling rendah dan sebaliknya. Air tersebut kemudian dikatakan bergerak dari tempat konsentrasi osmolar rendah ke satu dengan konsentrasi osmolar lebih tinggi.

Makhluk hidup telah mengembangkan mekanisme kompleks untuk mengontrol keseimbangan osmotik di dalamnya dan mengatur proses masuk dan keluar air dengan mengatur masuk dan / atau keluarnya zat terlarut, dan inilah yang disebut dengan osmoregulasi.

Apa itu osmoregulasi?

Tujuan mendasar dari regulasi osmotik adalah untuk menyesuaikan input dan output air dan zat terlarut sehingga volume dan komposisi kompartemen cairan tetap konstan.

Dalam pengertian ini, dua aspek dapat dipertimbangkan, satu pertukaran antara organisme dan lingkungan dan lainnya pertukaran antara kompartemen tubuh yang berbeda.

Masuk dan keluarnya air dan zat terlarut terjadi melalui mekanisme yang berbeda:

-Dalam kasus hewan vertebrata tingkat tinggi, misalnya, pintu masuk diatur oleh asupan air dan zat terlarut, suatu hal yang pada gilirannya tergantung pada aktivitas sistem saraf dan endokrin, yang juga ikut campur dalam regulasi ekskresi ginjal dari zat-zat ini.

-Dalam kasus tumbuhan vaskuler, penyerapan air dan zat terlarut terjadi berkat proses evapotranspirasi yang terjadi pada daun. Proses-proses ini “menarik” kolom air dan mendorong gerakan ke atas melalui tanaman dari akar, yang berkaitan dengan potensi air.

Pertukaran dan keseimbangan antara kompartemen organisme yang berbeda terjadi oleh akumulasi zat terlarut dalam kompartemen satu atau lainnya melalui transportasi aktif mereka. Sebagai contoh, peningkatan zat terlarut di dalam sel menentukan pergerakan air ke dalam sel dan meningkatkan volumenya.

Keseimbangan, dalam hal ini, terdiri dalam mempertahankan konsentrasi osmolar intraseluler yang memadai untuk mempertahankan volume sel yang konstan dan ini dicapai berkat partisipasi protein dengan aktivitas transportasi yang berbeda, di antaranya ATPases dan transporter lainnya menonjol..

Osmoregulasi pada tumbuhan

Tumbuhan membutuhkan air untuk hidup pada tingkat yang sama dengan hewan dan organisme bersel tunggal lainnya. Di dalamnya, seperti pada setiap makhluk hidup, air sangat penting untuk melakukan semua reaksi metabolisme yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan, yang harus dilakukan dengan mempertahankan bentuk dan turgor sel-selnya.

Selama hidup mereka terpapar pada kondisi air yang bervariasi yang bergantung pada lingkungan yang mengelilinginya, khususnya pada tingkat kelembaban atmosfer dan tingkat radiasi matahari.

Pada organisme tumbuhan, osmoregulasi memenuhi fungsi mempertahankan potensi turgor melalui akumulasi atau pengurangan zat terlarut dalam menanggapi tekanan air, yang memungkinkan mereka untuk terus tumbuh.

Air antara rambut akar dan endodermis mengalir di antara sel-sel akar melalui kompartemen ekstraseluler yang dikenal sebagai apoplast (transportasi apoplastik) atau melalui koneksi sitoplasmik (transportasi simpatis), hingga disaring bersama dengan ion dan mineral ke dalam sel endodermis dan kemudian bergerak ke dalam bundel pembuluh darah.

Karena nutrisi air dan mineral diangkut dari tanah oleh akar ke organ udara, sel-sel dari jaringan tubuh yang berbeda “mengambil” volume air dan jumlah zat terlarut yang diperlukan untuk memenuhi fungsinya.

Pada tumbuhan, seperti pada banyak organisme tingkat tinggi, proses pemasukan dan pengeluaran air diatur oleh zat pengatur tumbuh (fitohormon) yang memodulasi respons terhadap kondisi lingkungan yang berbeda dan faktor intrinsik lainnya.

Potensial air dan potensial tekanan

Karena konsentrasi zat terlarut intraseluler dalam sel tumbuhan lebih besar daripada lingkungannya, air cenderung berdifusi ke dalam oleh osmosis sampai potensi tekanan yang diberikan oleh dinding sel memungkinkannya, dan inilah yang membuatnya sel-sel tetap keras atau bombastis.

Potensi air adalah salah satu faktor yang terlibat dalam pertukaran air dari kedua tanaman dengan lingkungannya dan sel-sel jaringan mereka satu sama lain.

Ini harus dilakukan dengan pengukuran arah aliran air antara dua kompartemen dan termasuk penjumlahan potensi osmotik dengan potensi tekanan yang diberikan oleh dinding sel.

Pada tanaman, karena konsentrasi zat terlarut intraseluler biasanya lebih tinggi daripada lingkungan ekstraseluler, potensi osmotik adalah angka negatif; sedangkan potensi tekanan biasanya positif.

Semakin rendah potensi osmotik, semakin besar potensi air. Jika kita mempertimbangkan sel, maka dikatakan bahwa air akan masuk mengikuti gradien potensinya.

Osmoregulasi pada hewan

Vertebrata dan invertebrata multiseluler menggunakan sistem yang berbeda untuk mempertahankan homeostasis internal, ini sangat tergantung pada habitat yang mereka tempati; yaitu, mekanisme adaptif berbeda antara air asin, air tawar, dan hewan darat.

Adaptasi yang berbeda sering bergantung pada organ yang berspesialisasi dalam osmoregulasi. Di alam, yang paling umum dikenal sebagai organ nefridial, yang merupakan struktur ekskretoris khusus yang berfungsi sebagai sistem tabung yang terbuka ke luar melalui pori-pori yang disebut nefridiopora.

Cacing pipih memiliki struktur jenis ini yang dikenal sebagai protonephrids, sedangkan annelids dan moluska memiliki metanephrids. Serangga dan laba-laba memiliki versi organ nefridial yang disebut Malpighi Tubules.

Pada hewan vertebrata, sistem osmoregulasi dan ekskresi terutama terdiri dari ginjal tercapai, tetapi sistem saraf dan endokrin, sistem pencernaan, paru-paru (atau insang) dan kulit juga berpartisipasi dalam proses menjaga keseimbangan air.

Hewan air

Invertebrata laut dianggap organisme yang dapat beradaptasi terhadap osmo, karena tubuh mereka berada dalam keseimbangan osmotik dengan air di sekitar mereka. Air dan garam masuk dan keluar melalui difusi ketika konsentrasi eksternal berubah.

Invertebrata yang menghuni muara di mana konsentrasi garam menunjukkan fluktuasi yang signifikan dikenal sebagai organisme osmoregulasi, karena mereka memiliki mekanisme pengaturan yang lebih kompleks karena konsentrasi garam di interior mereka berbeda dari air di mana mereka tinggal.

Ikan air tawar memiliki konsentrasi salin di dalamnya yang jauh lebih tinggi daripada air di sekitarnya, sehingga banyak air yang masuk melalui osmosis, tetapi ini diekskresikan dalam bentuk urin encer.

Selain itu, beberapa spesies ikan memiliki sel cabang untuk masuknya garam.

Vertebrata laut, yang konsentrasi garamnya lebih rendah dari lingkungannya, memperoleh air dengan meminumnya dari laut dan mengeluarkan garam berlebih dalam urin. Banyak burung laut dan reptil memiliki “kelenjar garam” yang mereka gunakan untuk melepaskan kelebihan garam yang mereka dapatkan setelah minum air laut.

Kebanyakan mamalia laut memakan air garam ketika mereka makan, tetapi bagian dalamnya biasanya memiliki konsentrasi garam yang lebih rendah. Mekanisme yang mereka gunakan untuk mempertahankan homeostasis adalah produksi urin dengan konsentrasi garam dan amonia yang tinggi.
Perbedaan osmoregulasi antara tumbuhan dan hewan

Keadaan ideal sel tanaman berbeda jauh dari sel hewan, fakta yang terkait dengan keberadaan dinding sel yang mencegah ekspansi sel yang berlebihan dengan masuknya air.

Pada hewan, ruang intraseluler berada dalam keseimbangan osmotik dengan cairan ekstraseluler dan proses osmoregulasi bertanggung jawab untuk mempertahankan keadaan ini.

Sel tanaman, di sisi lain, membutuhkan turgor, yang mereka capai dengan menjaga cairan intraseluler lebih terkonsentrasi daripada lingkungannya, sehingga air cenderung masuk ke dalamnya.

Contoh Osmoregulasi

Selain semua kasus yang dibahas di atas, contoh yang baik dari sistem osmoregulasi adalah yang ditemukan dalam tubuh manusia:

Pada manusia, mempertahankan volume normal dan osmolaritas cairan tubuh melibatkan keseimbangan antara saluran masuk dan saluran keluar air dan zat terlarut, yaitu keseimbangan tempat saluran masuk sama dengan saluran keluar.

Karena zat terlarut ekstraseluler utama adalah natrium, pengaturan volume dan osmolaritas cairan ekstraseluler hampir secara eksklusif bergantung pada kesetimbangan antara air dan natrium.

Air masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan cairan yang dikonsumsi (yang pengaturannya tergantung pada mekanisme kehausan) dan diproduksi secara internal sebagai hasil dari proses oksidasi makanan (air metabolik).

Keluarnya air terjadi karena kehilangan kepekaan, oleh keringat, tinja dan urin. Volume urin yang diekskresikan diatur oleh kadar hormon antidiuretik (ADH) plasma.

Sodium memasuki tubuh melalui makanan dan cairan. Itu hilang melalui keringat, kotoran dan urin. Kehilangannya melalui urin adalah salah satu mekanisme pengaturan kadar natrium tubuh dan tergantung pada fungsi intrinsik ginjal, yang diatur oleh hormon aldosteron.

Related Posts