osmoregulasi adalah proses yang bertanggung jawab untuk menjaga homeostasis cairan dalam tubuh dengan aktif mengatur tekanan osmotik internal. Tujuannya adalah untuk mempertahankan volume dan konsentrasi osmolar yang memadai dari kompartemen biologis yang berbeda, yang penting untuk berfungsinya organisme.
Air biologis dapat dianggap terdistribusi dalam kompartemen yang mencakup interior sel (kompartemen intraseluler) dan, dalam kasus organisme multiseluler, cairan yang mengelilingi sel (kompartemen ekstraseluler atau interstisial).
Pergerakan air dan ion pada ikan telostus air tawar (Sumber: Raver, Duane; dimodifikasi oleh Biezl (Own work) [Public domain], undefined Diterjemahkan ke dalam bahasa Spanyol oleh –Cristina busch (bicara) 20:53, 1 September 2014 (UTC ) [ CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Ada juga, pada organisme yang lebih kompleks, kompartemen intravaskular yang membawa cairan intra dan ekstraseluler ke dalam kontak dengan lingkungan eksternal. Ketiga kompartemen ini dipisahkan oleh membran biologis permeabilitas selektif yang memungkinkan lewatnya air secara bebas dan membatasi, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, lewatnya partikel yang ditemukan dalam larutan dalam cairan itu.
Baik air dan beberapa partikel kecil dapat bergerak bebas melalui pori-pori di membran, dengan difusi dan mengikuti gradien konsentrasinya. Lainnya, lebih besar atau bermuatan listrik, hanya dapat berpindah dari satu sisi ke sisi lain menggunakan molekul lain yang berfungsi sebagai alat transportasi.
Proses osmotik berkaitan dengan pergerakan air dari satu tempat ke tempat lain mengikuti gradien konsentrasinya. Artinya, ia bergerak dari kompartemen di mana dia paling terkonsentrasi ke kompartemen di mana konsentrasinya kurang.
Air lebih terkonsentrasi di tempat di mana konsentrasi osmolar (konsentrasi partikel aktif secara osmotik) lebih rendah dan sebaliknya. Air kemudian dikatakan berpindah dari tempat dengan konsentrasi osmolar rendah ke tempat lain dengan konsentrasi osmolar lebih tinggi.
Makhluk hidup telah mengembangkan mekanisme kompleks untuk mengontrol keseimbangan osmotik di bagian dalamnya dan mengatur proses masuk dan keluarnya air, mengatur masuk dan/atau keluar zat terlarut, dan inilah yang dimaksud dengan osmoregulasi.
Indeks artikel
Apa itu osmoregulasi?
Tujuan mendasar dari regulasi osmotik adalah untuk mengatur masuk dan keluarnya 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 yang lebih tinggi , misalnya, pendapatan diatur oleh asupan air dan zat terlarut, suatu hal yang pada gilirannya tergantung pada aktivitas sistem saraf dan endokrin, yang juga campur tangan dalam regulasi ekskresi ginjal. zat-zat ini.
-Pada tumbuhan berpembuluh, penyerapan air dan zat terlarut terjadi karena proses evapotranspirasi yang terjadi di daun. 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 dengan akumulasi zat terlarut dalam satu atau lain kompartemen melalui transpor aktifnya. Misalnya, peningkatan zat terlarut di dalam sel menentukan pergerakan air ke arah mereka dan peningkatan volumenya.
Keseimbangan, dalam hal ini, terdiri dari mempertahankan konsentrasi osmolar intraseluler yang cukup untuk mempertahankan volume sel yang konstan dan ini dicapai berkat partisipasi protein dengan aktivitas transpor yang berbeda, di antaranya pompa ATPase dan pengangkut lainnya menonjol. .
Osmoregulasi pada tumbuhan
Tumbuhan membutuhkan air untuk hidup pada tingkat yang sama seperti hewan dan organisme bersel tunggal lainnya. Di dalamnya, seperti pada semua makhluk hidup, air sangat penting untuk melakukan semua reaksi metabolisme yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan, yang berkaitan dengan mempertahankan bentuk dan turgor sel mereka.
Selama hidup mereka terkena kondisi hydric variabel yang bergantung pada lingkungan yang mengelilingi mereka, khususnya pada kelembaban atmosfer dan tingkat radiasi matahari.
Pada organisme tumbuhan, osmoregulasi memenuhi fungsi mempertahankan potensi turgor melalui akumulasi atau penurunan zat terlarut dalam menanggapi stres air, yang memungkinkan mereka untuk terus tumbuh.
Pergerakan air dalam sel akar (transportasi simplastik dan transportasi apoplastik) (Sumber: Dylan W. Schwilk [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons )
Air yang ditemukan di antara rambut-rambut akar dan endodermis mengalir di antara sel-sel akar melalui kompartemen ekstraseluler yang dikenal sebagai apoplast (transpor apoplastik) atau melalui koneksi sitoplasma (transpor sederhana), sampai disaring bersama dengan ion dan mineral ke dalam sel-sel akar. endodermis dan kemudian berjalan ke berkas pembuluh.
Ketika air dan nutrisi mineral diangkut dari tanah oleh akar ke organ udara, sel-sel dari berbagai jaringan tubuh “mengambil” volume air dan jumlah zat terlarut yang diperlukan untuk memenuhi fungsinya.
Pada tumbuhan, seperti pada banyak organisme tingkat tinggi, proses masuk dan keluarnya air diatur oleh zat pengatur tumbuh (fitohormon) yang memodulasi respons terhadap kondisi lingkungan yang berbeda dan faktor intrinsik lainnya.
– Potensial air dan potensi tekanan
Karena konsentrasi zat terlarut intraseluler dalam sel tumbuhan lebih tinggi dari lingkungannya, air cenderung berdifusi melalui osmosis ke arah interior sampai potensial tekanan yang diberikan oleh dinding sel memungkinkannya dan inilah yang membuat sel menjadi padat atau turgid.
Potensi air merupakan salah satu faktor yang terlibat dalam pertukaran air baik tanaman dengan lingkungannya maupun sel-sel jaringannya satu sama lain.
Ini berkaitan dengan pengukuran arah aliran air antara dua kompartemen dan terdiri dari jumlah potensial osmotik dengan potensial tekanan yang diberikan oleh dinding sel.
Pada tumbuhan, karena konsentrasi zat terlarut intraseluler biasanya lebih tinggi daripada lingkungan ekstraseluler, potensial osmotik adalah angka negatif; sedangkan potensial tekanan biasanya positif.
Semakin rendah potensial osmotik, semakin negatif potensial air. Jika dianggap sebagai sel, maka dikatakan bahwa air akan memasukinya mengikuti gradien potensialnya.
Osmoregulasi pada hewan
Vertebrata dan invertebrata multiseluler menggunakan sistem yang berbeda untuk mempertahankan homeostasis internal, ini sangat bergantung pada habitat yang mereka tempati; yaitu, mekanisme adaptif berbeda antara hewan air asin, air tawar, dan darat .
Adaptasi yang berbeda sering bergantung pada organ khusus untuk 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 nephridiopores.
Cacing pipih memiliki struktur jenis ini yang dikenal sebagai protonephridia, sedangkan annelida dan moluska memiliki metanephridia. Serangga dan laba-laba memiliki versi organ nefridial yang disebut Tubulus Malpighi.
Pada hewan vertebrata sistem osmoregulasi dan ekskresi dicapai, terutama terdiri dari ginjal , 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 osmo-adaptif , karena tubuh mereka berada dalam keseimbangan osmotik dengan air yang mengelilinginya. Air dan garam masuk dan keluar melalui difusi ketika konsentrasi eksternal berubah.
Invertebrata yang hidup di muara di mana konsentrasi garam menunjukkan fluktuasi yang signifikan dikenal sebagai organisme osmoregulator , karena mereka memiliki mekanisme pengaturan yang lebih kompleks karena konsentrasi garam di interior mereka berbeda dari air tempat mereka tinggal.
Ikan air tawar memiliki konsentrasi garam di bagian dalamnya yang jauh lebih tinggi daripada air di sekitarnya, sehingga banyak air yang masuk ke bagian dalamnya melalui osmosis, tetapi ini diekskresikan dalam bentuk urin yang diencerkan.
Selain itu, beberapa spesies ikan memiliki sel insang untuk masuknya garam.
Vertebrata laut, yang konsentrasi garamnya lebih rendah dari lingkungannya, memperoleh air dengan meminumnya dari laut dan mengeluarkan kelebihan garam dalam urin mereka. Banyak burung laut dan reptil memiliki ” kelenjar garam ” yang mereka gunakan untuk melepaskan kelebihan garam yang mereka dapatkan setelah meminum air laut.
Kebanyakan mamalia laut menelan air asin saat mereka makan, tetapi bagian dalamnya biasanya memiliki konsentrasi garam yang lebih rendah. Mekanisme yang digunakan untuk mempertahankan homeostasis adalah produksi urin dengan konsentrasi garam dan amonium yang tinggi.
Perbedaan osmoregulasi antara tumbuhan dan hewan
Keadaan ideal sel tumbuhan sangat berbeda dengan sel hewan , fakta ini terkait dengan adanya dinding sel yang mencegah ekspansi sel yang berlebihan karena masuknya air.
Pada hewan, ruang intraseluler berada dalam keseimbangan osmotik dengan cairan ekstraseluler dan proses osmoregulasi bertanggung jawab untuk mempertahankan keadaan ini.
Sel tumbuhan, di sisi lain, membutuhkan turgor, yang mereka capai dengan menjaga cairan intraseluler lebih terkonsentrasi daripada lingkungannya, itulah sebabnya air cenderung masuk ke dalamnya.
Contoh
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 input dan output air dan zat terlarut, yaitu keseimbangan di mana input sama dengan output.
Karena zat terlarut ekstraseluler utama adalah natrium, pengaturan volume dan osmolaritas cairan ekstraseluler hampir sepenuhnya bergantung pada keseimbangan antara air dan natrium.
Air masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan cairan yang dikonsumsi (pengaturannya tergantung pada mekanisme rasa haus) dan diproduksi secara internal sebagai hasil dari proses oksidasi makanan (air metabolik).
Keluarnya air terjadi melalui kehilangan yang tidak dapat dirasakan, oleh keringat, feses, dan urin. Volume urin yang diekskresikan diatur oleh kadar hormon antidiuretik (ADH) plasma.
Natrium masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan cairan yang tertelan. Ini hilang melalui keringat, feses, dan urin. Pengeluarannya melalui urin merupakan salah satu mekanisme untuk mengatur kandungan natrium tubuh dan tergantung pada fungsi intrinsik ginjal, yang diatur oleh hormon aldosteron.
Referensi
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Cushman, J. (2001). Osmoregulasi pada Tanaman: Implikasi untuk Pertanian. Amer. kebun binatang. , 41 , 758–769.
- Morgan, JM (1984). Osmoregulasi dan cekaman air pada tumbuhan tingkat tinggi. Ann. Pdt. Fisiol Tumbuhan. , 35 , 299-319.
- Nabors, M. (2004). Pengantar Botani (edisi ke-1). Pendidikan Pearson.
- Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.
- Barat, J. (1998). Basis Fisiologis Praktik Medis (Edisi ke-12). Meksiko DF: Editorial Médica Panamericana.
