Back to chapter

23.8:

מהם בקרה אוסמוטית והפרשה?

JoVE Core
Biologie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie
What Are Osmoregulation and Excretion?

Langues

Diviser

כדי לתמוך בתפקודים גופניים, בעלי חיים צורכים מזון ומים באופן קבוע. חומרים שלא ניתן לנצלם מופרשים כפסולת. אחת מצורות הפסולת החשובות ביותר היא חנקן, תוצר לוואי של פירוק חלבונים וחומצות גרעין.חנקן נוטה לייצר בתוך הגוף אמוניה, שהיא רעילה ויש לסלקה כראוי. יש בעלי חיים המפרישים אמוניה ישירות. אחרים ממירים אותה תחילה לצורה פחות רעילה, כמו אוריאה או חומצת שתן.מערכות הפרשה מגוונות מאפשרות לבעלי חיים לאזן בין שימור האנרגיה והמים. מה שנשמר בגוף חשוב לא פחות מהמסולק ממנו. ללא קשר לתזונה, למזג אוויר ולתנאים חיצוניים אחרים, על מערכות הגוף לאזן את רמות המים והחומרים המומסים, המכונים מומסים.זה נעשה על ידי אוסמורגולציה. אוסמוזה היא נטיית המים לעבור מבעד לקרום חדיר למחצה מתמיסות בעלות ריכוזי יונים, או אוסמולריות, נמוכים יותר, לאלו בעלות ריכוזי יונים גבוהים יותר. נוזלים גופניים, כמו פלזמה, ונוזלים בתאים ומחוצה להם, מופרדים על ידי קרומי תא שכאלה.בעלי החיים שולטים ברמות המומסים והמים הפנימיות על ידי אוסמוקונפורמציה או אוסמורגולציה. לאוסמוקונפורמרים יש אסמולריות פנימית הדומה לזו של סביבתם, ולכן הם לרוב לא מאבדים הרבה מים. עם זאת, הם שומרים באופן פעיל על ריכוזי מומסים ייחודיים הנבדלים מאלה שבסביבתם.אוסמורגולטורים שומרים על רמות אוסמולריות שנבדלות מאלה שבסביבתם, ודורשים אנרגיה לוויסות אובדן המים וצריכתם. בעלי חיים משתמשים במבנים יעודיים לאוסמורגולציה. איברי האוסמורגולציה העיקריים בחולייתנים הם הכליות.הכליות מסננות דם באופן רציף ושולטות בלחץ הדם, ובכך ממלאות תפקיד מרכזי בתהליכי האוסמורגולציה התומכים בחיי חולייתנים במגוון רחב של סביבות.

23.8:

מהם בקרה אוסמוטית והפרשה?

Organisms must keep bodily fluids at a constant temperature and pH while maintaining specific solute concentrations in order to support life functions. Osmoregulation is the process that balances solute and water levels.

Osmosis is the tendency of water to move from solutions with lower ion concentrations, or osmolarities, to those with higher ion concentrations. Osmosis occurs in response to differences in the molecular concentrations of solutions separated by a semipermeable membrane.

Bodily fluids, which are separated by such membranes, contain water, non-electrolytes, and electrolytes—solutes that dissolve into ions in water. Both electrolytes and non-electrolytes influence osmotic balance. However, since the more important factor to osmosis is solute number, rather than size, the contribution of electrolytes is more significant.

Unlike water, electrolytes cannot diffuse passively through membranes but rely on facilitated diffusion and active transport. In facilitated diffusion, protein-based channels move solutes across membranes. Conversely, energy is used to move ions against concentration gradients in active transport.

When animals ingest food, material that cannot be used is excreted from the body. Excretory systems in nature involve tradeoffs between conserving energy and water.

Nitrogen is among the most significant kinds of waste in the body. Excess nitrogen forms ammonia, which is toxic and must be discarded. Some animals directly excrete ammonia; others first convert it into urea or uric acid, which are less toxic. Ammonia conversion requires more energy than direct excretion, however, it conserves more water.

Transport epithelia often mediate osmoregulation and excretion. These specialized cells move solutes and are found in excretory organs throughout the animal kingdom: from insect Malpighian tubules to fish gills to vertebrate kidneys.

Typically organized in tube-shaped networks with large surface areas, transport epithelia often assist with both water balance and waste removal. For example, some seabirds have nasal glands that remove salt from the blood and excrete it from the nostrils, enabling them to consume seawater.

Suggested Reading

Pedersen, Stine Falsig, András Kapus, and Else K. Hoffmann. "Osmosensory mechanisms in cellular and systemic volume regulation." Journal of the American Society of Nephrology 22, no. 9 (2011): 1587-1597. [Source]

Weiner, I. David, William E. Mitch, and Jeff M. Sands. "Urea and ammonia metabolism and the control of renal nitrogen excretion." Clinical Journal of the American Society of Nephrology 10, no. 8 (2015): 1444-1458. [Source]