OSMOREGULASI: APA ITU, PADA TUMBUHAN, PADA HEWAN, CONTOH - BIOLOGI - 2025

The 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 dengan benar.

Air biologis dapat dianggap didistribusikan 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 (Karya sendiri), tidak ditentukan. Diterjemahkan ke bahasa Spanyol oleh –Cristina busch (bicara) 20:53, 1 September 2014 (UTC) melalui Wikimedia Commons )

Ada juga, dalam organisme yang lebih kompleks, kompartemen intravaskular yang membawa cairan intra dan ekstraseluler bersentuhan dengan lingkungan luar. Ketiga kompartemen ini dipisahkan oleh membran biologis permeabilitas selektif yang memungkinkan aliran air bebas dan membatasi aliran partikel yang ditemukan dalam larutan dalam cairan tersebut ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil.

Baik air dan beberapa partikel kecil dapat bergerak bebas melalui pori-pori di membran, melalui difusi dan mengikuti gradien konsentrasinya. Lainnya, yang lebih besar atau bermuatan listrik, hanya dapat lewat 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 lebih sedikit.

Air lebih terkonsentrasi di tempat konsentrasi osmolar (konsentrasi partikel aktif osmotik) lebih rendah dan sebaliknya. Air kemudian dikatakan berpindah dari situs dengan konsentrasi osmolar rendah ke situs lain dengan konsentrasi osmolar lebih tinggi.

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

Apa itu osmoregulasi?

Tujuan utama dari pengaturan osmotik adalah untuk mengatur saluran masuk dan keluar 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 yang 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 masalah yang pada gilirannya bergantung pada aktivitas sistem saraf dan endokrin, yang juga ikut campur dalam pengaturan ekskresi ginjal zat ini.

-Dalam kasus tumbuhan vaskular, penyerapan air dan zat terlarut terjadi berkat proses evapotranspirasi yang terjadi di daun. Proses ini "menarik" kolom air dan mendorong gerakan ke atas melalui tanaman dari akarnya, yang berkaitan dengan potensi air.

Pertukaran dan keseimbangan antara kompartemen organisme yang berbeda terjadi dengan akumulasi zat terlarut dalam satu atau beberapa kompartemen melalui transpor aktif mereka. Misalnya, peningkatan zat terlarut di dalam sel menentukan pergerakan air ke arahnya dan peningkatan volumenya.

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

Osmoregulasi pada tumbuhan

Tumbuhan membutuhkan air untuk hidup sama seperti hewan dan organisme bersel tunggal lainnya. Di dalamnya, seperti pada semua makhluk hidup, air sangat penting untuk menjalankan semua reaksi metabolisme yang berkaitan dengan pertumbuhan dan perkembangan, yang berkaitan dengan mempertahankan bentuk dan turgor sel mereka.

Selama hidupnya, mereka terpapar pada berbagai kondisi hidrik yang bergantung pada lingkungan di sekitarnya, khususnya pada kelembapan atmosfer dan pada tingkat radiasi matahari.

Dalam organisme tumbuhan, osmoregulasi memenuhi fungsi mempertahankan potensi turgor melalui akumulasi atau pengurangan zat terlarut sebagai respons terhadap tekanan air, yang memungkinkan mereka untuk terus tumbuh.

Pergerakan air dalam sel akar (transpor simplastik dan transpor apoplastik) (Sumber: Dylan W. Schwilk via Wikimedia Commons)

Air yang ditemukan di antara rambut akar dan endodermis mengalir di antara sel-sel akar melalui kompartemen ekstraseluler yang dikenal sebagai apoplas (transpor apoplastik) atau melalui koneksi sitoplasma (transpor sederhana), hingga disaring bersama dengan ion dan ion. mineral ke dalam sel endodermis dan kemudian bergerak ke bundel vaskular.

Karena air dan nutrisi 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 masuk dan keluarnya air diatur oleh zat pengatur tumbuh (fitohormon) yang memodulasi respon terhadap kondisi lingkungan yang berbeda dan faktor intrinsik lainnya.

- Potensi air dan potensi tekanan

Karena konsentrasi zat terlarut intraseluler dalam sel tumbuhan lebih tinggi dari pada lingkungannya, air cenderung berdifusi secara osmosis menuju interior sampai potensi tekanan yang diberikan oleh dinding sel memungkinkannya dan inilah yang membuat sel. selnya keras atau membengkak.

Potensi air merupakan salah satu faktor yang terlibat dalam pertukaran air antara tumbuhan dengan lingkungannya dan 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 dari pada lingkungan ekstraseluler, potensial osmotik adalah bilangan negatif; sedangkan potensi tekanan biasanya positif.

Semakin rendah potensial osmotik, semakin negatif potensi airnya. Jika dianggap sebagai sel, maka dikatakan bahwa air akan masuk mengikuti gradien potensialnya.

Osmoregulasi pada hewan

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

Adaptasi yang berbeda seringkali bergantung pada organ khusus untuk osmoregulasi. Di alam, yang paling umum dikenal sebagai organ nefridial, yaitu struktur ekskresi khusus yang berfungsi sebagai sistem tabung yang membuka ke luar melalui pori-pori yang disebut nephridiopores.

Cacing pipih memiliki struktur yang dikenal sebagai protonephridiums, sedangkan annelida dan moluska memiliki metanephridia. Serangga dan laba-laba memiliki versi organ nephridial yang disebut Malpighi Tubules.

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

- Hewan air

Invertebrata laut dianggap organisme osmo-adaptif , karena tubuhnya berada dalam kesetimbangan 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 osmoregulatori , karena mereka memiliki mekanisme pengaturan yang lebih kompleks karena fakta bahwa konsentrasi garam di bagian dalamnya berbeda dengan di air tempat mereka tinggal.

Ikan air tawar memiliki konsentrasi garam di bagian dalamnya yang jauh lebih tinggi daripada di air yang mengelilinginya, sehingga banyak air yang masuk ke bagian dalamnya secara osmosis, tetapi ini dikeluarkan dalam bentuk urin encer.

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 urinnya. Banyak burung laut dan reptil memiliki "kelenjar garam" yang mereka gunakan untuk melepaskan garam berlebih yang mereka dapatkan setelah minum air laut.

Kebanyakan mamalia laut menelan air asin saat mereka makan, tetapi bagian dalam mereka biasanya memiliki konsentrasi garam yang lebih rendah. Mekanisme yang digunakan untuk mempertahankan homeostasis adalah produksi urin dengan konsentrasi garam dan amonia yang tinggi.

Perbedaan osmoregulasi antara tumbuhan dan hewan

Keadaan ideal sel tumbuhan sangat berbeda dari sel hewan, fakta yang terkait dengan adanya dinding sel yang mencegah ekspansi sel yang berlebihan karena masuknya air.

Pada hewan, ruang intraseluler berada dalam kesetimbangan 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 agar cairan intraseluler lebih terkonsentrasi daripada lingkungannya, itulah sebabnya air cenderung masuk ke dalamnya.

Contoh

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

Pada manusia, menjaga volume normal dan osmolaritas cairan tubuh melibatkan keseimbangan antara masukan dan keluaran air dan zat terlarut, yaitu kesetimbangan di mana masukan sama dengan keluaran.

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

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

Keluarnya air terjadi karena kehilangan yang tidak dapat disadari, oleh keringat, kotoran dan urin. Volume urin yang diekskresikan diatur oleh kadar hormon antidiuretik (ADH) plasma.

Sodium masuk ke dalam tubuh melalui makanan dan cairan yang tertelan. Itu hilang melalui keringat, kotoran, dan urin. Kehilangannya melalui urin merupakan salah satu mekanisme untuk mengatur kandungan natrium tubuh dan bergantung pada fungsi intrinsik ginjal yang diatur oleh hormon aldosteron.

Referensi

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Ilmu Garland, Taylor & Francis Group.
2. Cushman, J. (2001). Osmoregulasi pada Tanaman: Implikasi untuk Pertanian. Amer. Zool. , 41, 758–769.
3. Morgan, JM (1984). Osmoregulasi dan tekanan air pada tumbuhan tingkat tinggi. Ann. Rev. Plant Physiol. , 35, 299-319.
4. Nabors, M. (2004). Introduction to Botany (edisi ke-1st). Pendidikan Pearson.
5. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.
6. West, J. (1998). Fisiologis Basis of Medical Practice (edisi ke-12). Mexico DF: Editorial Médica Panamericana.