OSMORREGULACIÓN: QUÈ ÉS, EN PLANTES, EN ANIMALS, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La osmoregulació és un procés que s'encarrega de mantenir l'homeòstasi dels líquids en un organisme mitjançant la regulació activa de la seva pressió osmòtica interna. Té com a finalitat mantenir els volums i les concentracions osmolars adequats dels diferents compartiments biològics, la qual cosa és essencial per al correcte funcionament dels organismes.

L'aigua biològica es pot considerar distribuïda en compartiments que inclouen l'interior cel·lular (compartiment intracel·lular) i en el cas dels organismes pluricel·lulars el líquid que envolta les cèl·lules (compartiment extracel·lular o intersticial).

Moviment d'aigua i ions en peix telósteo d'aigua dolça (Font: Raver, Duane; modified by Biezl (Treball propi), undefined Translated to spanish by -Cristina busch (talk) 20:53, 1 September 2014 (UTC) via Wikimedia Commons)

Existeix a més, en els organismes més complexos, un compartiment intravascular que posa en contacte el líquid intra i extracel·lular amb l'ambient extern. Aquests tres compartiments estan separats per membranes biològiques de permeabilitat selectiva que permeten el pas lliure de l'aigua i restringeixen en major o menor mesura el pas de les partícules que es troben en solució en aquest líquid.

Tant l'aigua com algunes partícules petites es poden moure lliurement a través de porus a la membrana, per difusió i seguint els seus gradients de concentració. D'altres, més grans o amb càrrega elèctrica, només poden passar d'un costat a un altre utilitzant altres molècules que els serveixen de mitjans de transport.

Els processos osmòtics tenen a veure amb el moviment de l'aigua d'un lloc a un altre seguint el seu gradient de concentració. És a dir, es mou des del compartiment en el qual ella estigui més concentrada cap a aquell on la seva concentració sigui menor.

L'aigua està més concentrada en el lloc on la concentració osmolar (concentració de partícules osmòticament actives) és menor i viceversa. Llavors es diu que l'aigua es mou des d'un lloc de baixa concentració osmolar fins a un altre amb concentració osmolar gran.

Els éssers vius han desenvolupat complexos mecanismes per controlar l'equilibri osmòtic en el seu interior i regular els processos d'entrada i sortida d'aigua regulant l'entrada i / o sortida de soluts, i és a això al que es refereix la osmorregulación.

¿En què consisteix la osmoregulació?

L'objectiu fonamental de la regulació osmòtica consisteix a ajustar l'entrada i la sortida d'aigua i de soluts perquè tant el volum com la composició dels compartiments líquids es mantingui constant.

En aquest sentit, es poden considerar dos aspectes, un l'intercanvi entre l'organisme i l'ambient i un altre l'intercanvi entre els diferents compartiments de el cos.

L'ingrés i la sortida d'aigua i de soluts es dóna per diferents mecanismes:

-En el cas dels animals vertebrats superiors, per exemple, l'ingrés està regulat per la ingesta d'aigua i de soluts, qüestió que al seu torn depèn de l'activitat dels sistemes nerviós i endocrí, que també intervenen en la regulació de la excreció renal d'aquestes substàncies.

-En el cas de les plantes vasculars, l'absorció d'aigua i soluts passa gràcies als processos d'evapotranspiració que tenen lloc en les fulles. Aquests processos "halan" la columna d'aigua i impulsen el seu moviment ascendent per la planta des de les arrels, el que té a veure amb el potencial hídric.

L'intercanvi i l'equilibri entre els diferents compartiments de l'organisme es dóna per acumulació de soluts en un o altre compartiment mitjançant el seu transport actiu. Per exemple, l'increment de soluts a l'interior de les cèl·lules determina el moviment d'aigua cap al seu interior i l'increment del seu volum.

L'equilibri, en aquest cas, consisteix a mantenir una concentració osmolar intracel·lular que sigui l'adequada per mantenir un volum cel·lular constant i això s'aconsegueix gràcies a la participació de proteïnes amb diferents activitats de transport, entre les quals destaquen les bombes ATPases i altres transportadors.

Osmoregulació en plantes

Les plantes necessiten aigua per viure en la mateixa mesura que els animals i altres organismes unicel·lulars. En elles, com en tot ésser viu, l'aigua és indispensable per a dur a terme totes les reaccions metabòliques relacionades amb el creixement i el desenvolupament, que tenen a veure amb el manteniment de la forma i el turgor de les seves cèl·lules.

Durant la seva vida estan exposades a condicions hídriques variables que depenen de l'medi que les envolta, concretament de la humitat atmosfèrica i dels nivells de radiació solar.

En els organismes vegetals la osmoregulació compleix la funció de mantenir el potencial d'turgor a través de l'acumulació o disminució de soluts en resposta a l'estrès hídric, cosa que els permet seguir creixent.

Moviment de l'aigua en les cèl·lules de l'arrel (transport simplástico i transport apoplástico) (Font: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

L'aigua que es troba entre els pèls radicals i l'endodermis flueix entre les cèl·lules de l'arrel per un compartiment extracel·lular conegut com el apoplasto (transport apoplástico) oa través de les connexions citoplasmàtiques (transport simplástico), fins que es filtra juntament amb ions i minerals a l'interior de les cèl·lules de l'endodermis i després es trasllada cap als feixos vasculars.

A mesura que l'aigua i els nutrients minerals són transportats des del sòl per l'arrel cap als òrgans aeris, les cèl·lules dels diferents teixits de el cos "prenen" els volums d'aigua i les quantitats de soluts necessaris per al compliment de les seves funcions.

En els vegetals, a l'igual que en molts organismes superiors, els processos d'ingrés i expulsió d'aigua estan regulats per substàncies reguladores de l'creixement (fitohormones) que modulen les respostes a diferents condicions ambientals i altres factors intrínsecs.

- Potencial hídric i potencial de pressió

Atès que la concentració intracel·lular de soluts en les cèl·lules vegetals és més gran que la del seu entorn, l'aigua tendeix a difondre per osmosi cap a l'interior fins que el potencial de pressió exercit per la paret cel·lular ho permeti i això és el que fa que les cèl·lules es conservin ferms o turgents.

El potencial hídric és un dels factors involucrats en l'intercanvi hídric tant de les plantes amb el seu ambient com de les cèl·lules dels seus teixits entre si.

Té a veure amb la mesura de la direcció de l'flux d'aigua entre dos compartiments i comprèn la sumatòria de l'potencial osmòtic amb el potencial de pressió exercit per la paret cel·lular.

En les plantes, ja que la concentració de soluts intracel·lular és usualment més gran que la de l'entorn extracel·lular, el potencial osmòtic és un nombre negatiu; mentre que el potencial de pressió sol ser positiu.

Mentre menor és el potencial osmòtic, més negatiu el potencial hídric. Si es considera una cèl·lula, llavors es diu que l'aigua ingressarà a aquesta seguint la seva gradient de potencial.

Osmoregulació en animals

Vertebrats i invertebrats pluricel·lulars empren diferents sistemes per mantenir l'homeòstasi interna, això en estricta dependència amb l'hàbitat que ocupen; és a dir, els mecanismes adaptatius són diferents entre els animals d'aigua salada, d'aigua dolça i els animals terrestres.

Les diferents adaptacions depenen moltes vegades d'òrgans especialitzats en la osmorregulación. A la natura, els més comuns es coneixen com a òrgans nefridiales, que són estructures excretoras especialitzades que funcionen com un sistema de tubs que s'obren a l'exterior a través de porus que s'anomenen nefridioporos.

Els cucs plans posseeixen unes estructures d'aquest tipus conegudes com protonefridis, mentre que els anèl·lids i els mol·luscs tenen metanefridios. Els insectes i les aranyes tenen una versió d'òrgans nefridiales denominats Túbulos de Malpighi.

En els animals vertebrats s'aconsegueix un sistema osmorregulador i excretor compost principalment pels ronyons, però en aquest procés de conservació de l'equilibri hídric participen també els sistemes nerviós i endocrí, l'aparell digestiu, els pulmons (o les brànquies) i la pell.

- Animals aquàtics

Els invertebrats marins són considerats organismes osmo-adaptables, ja que els seus cossos estan en equilibri osmòtic amb l'aigua que els envolta. L'aigua i les sals entren i surten per difusió quan les concentracions externes es modifiquen.

Els invertebrats que habiten en estuaris on la concentració salina presenta fluctuacions significatives es coneixen com a organismes osmorreguladores, ja que posseeixen mecanismes més complexos de regulació pel fet que la concentració de sals en el seu interior és diferent de la de l'aigua on habiten.

Els peixos d'aigua dolça posseeixen una concentració salina al seu interior que és molt més gran a la de l'aigua que els envolta, de manera que molta aigua ingressa en el seu interior per osmosi, però aquesta és excretada en forma d'orina diluïda.

A més, algunes espècies de peixos posseeixen cèl·lules branquials per a l'ingrés de la sal.

Els vertebrats marins, la concentració de sals és menor a la del seu entorn, obtenen aigua a l'beure de la mar i expulsen l'excés de sal a l'orina. Moltes aus i rèptils marins posseeixen "glàndules de sal" que empren per alliberar l'excés de sal que obtenen després de beure aigua de mar.

Gran part dels mamífers marins ingereixen aigua salada quan s'alimenten, però el seu interior usualment té una menor concentració de sal. El mecanisme que fan servir per mantenir l'homeòstasi és la producció d'orina amb una alta concentració de sals i d'amoni.

Diferència en la osmoregulació entre plantes i animals

L'estat ideal d'una cèl·lula vegetal difereix considerablement d'el d'una cèl·lula animal, fet que es relaciona amb la presència de la paret cel·lular que impedeix l'expansió desmesurada de la cèl·lula per ingrés d'aigua.

En els animals, l'espai intracel·lular es troba en equilibri osmòtic amb els líquids extracel·lulars i els processos de osmoregulació s'encarreguen de mantenir aquest estat.

Les cèl·lules vegetals, per contra, requereixen turgència, el que aconsegueixen mantenint el líquid intracel·lular més concentrat que el seu entorn, de manera que l'aigua tendeix a entrar a aquestes.

exemples

A més de tots els casos exposats anteriorment, un bon exemple de sistemes de osmoregulació és el que es troba en el cos humà:

En els éssers humans, el manteniment de l'volum i l'osmolaritat normals dels líquids corporals implica un equilibri entre l'entrada i la sortida de l'aigua i els soluts, és a dir, un equilibri on l'entrada és igual que la sortida.

Ja que el principal solut extracel·lular és el sodi, la regulació de l'volum i l'osmolaritat de el líquid extracel·lular depèn gairebé exclusivament dels equilibris entre l'aigua i el sodi.

L'aigua ingressa a el cos a través dels aliments i els líquids consumits (la regulació depèn dels mecanismes de la set) i es produeix internament com a resultat dels processos d'oxidació dels aliments (aigua metabòlica).

La sortida de l'aigua es dóna per pèrdues insensibles, per la suor, la femta fecal i l'orina. El volum d'orina excretada està regulat pel nivell plasmàtic de l'hormona antidiürètica (ADH).

El sodi ingressa a l'organisme a través dels aliments i els líquids ingerits. Es perd per suor, femta i orina. La seva pèrdua a través de l'orina és un dels mecanismes de regulació de l'contingut corporal de sodi i depèn de la funció intrínseca de ronyó, regulada per l'hormona aldosterona.

referències

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Essential Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulation in Plants: Implications for Agriculture. Amer. Zool., 41, 758-769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulation and water stress in higher plants. Ann. Rev. Plant Physiol., 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introduction to Botany (1st ed.). Pearson Education.
5. Solomon, I., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (5th ed.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
6. West, J. (1998). Bases Fisiològiques de la Pràctica Mèdica (12ava ed.). Mèxic DF: Editorial Mèdica Panamericana.