Definisi dan Penjelasan Osmoregulasi

Osmoregulasi adalah pengaturan aktif tekanan osmotik untuk menjaga keseimbangan air dan elektrolit dalam suatu organisme. Kontrol atas tekanan osmotik diperlukan untuk melakukan reaksi biokimia dan melestarikan homeostasis.

Osmosis adalah pergerakan molekul pelarut melalui membran semipermeabel ke area yang memiliki tinggi konsentrasi terlarut. Tekanan osmotik adalah tekanan eksternal yang diperlukan untuk mencegah pelarut dari melintasi membran. Tekanan osmotik tergantung pada konsentrasi partikel terlarut. Dalam suatu organisme, pelarutnya adalah air dan partikel terlarut utamanya adalah garam terlarut dan ion lainnya, karena molekul yang lebih besar (protein dan polisakarida) dan molekul nonpolar atau hidrofobik (gas terlarut, lipid) tidak melewati semipermeabel selaput. Untuk menjaga keseimbangan air dan elektrolit, organisme mengeluarkan kelebihan air, molekul terlarut, dan limbah.

Ada dua strategi yang digunakan untuk osmoregulasi — menyesuaikan dan mengatur.

Osmoconformers menggunakan proses aktif atau pasif untuk mencocokkan internal mereka osmolaritas dengan lingkungan. Ini biasanya terlihat pada invertebrata laut, yang memiliki tekanan osmotik internal yang sama di dalamnya sel-sel mereka sebagai air luar, meskipun komposisi kimia zat terlarut mungkin berbeda.

Osmoregulator mengendalikan tekanan osmotik internal sehingga kondisi dipertahankan dalam kisaran yang diatur dengan ketat. Banyak hewan adalah osmoregulator, termasuk vertebrata (seperti manusia).

Bakteri - Ketika osmolaritas meningkat di sekitar bakteri, mereka dapat menggunakan mekanisme transportasi untuk menyerap elektrolit atau molekul organik kecil. Stres osmotik mengaktifkan gen pada bakteri tertentu yang mengarah pada sintesis molekul osmoprotektan.

Protozoa - Protista menggunakan vakuola kontraktil untuk mengangkut amonia dan limbah ekskretoris lainnya dari sitoplasma ke membran sel, di mana vakuola terbuka ke lingkungan. Tekanan osmotik memaksa air masuk ke sitoplasma, sementara difusi dan transpor aktif mengendalikan aliran air dan elektrolit.

Tanaman - Tanaman yang lebih tinggi menggunakan stomata di bagian bawah daun untuk mengendalikan kehilangan air. Sel-sel tumbuhan mengandalkan vakuola untuk mengatur osmolaritas sitoplasma. Tumbuhan yang hidup di tanah yang terhidrasi (mesofit) dengan mudah mengkompensasi air yang hilang dari transpirasi dengan menyerap lebih banyak air. Daun dan batang tanaman dapat dilindungi dari kehilangan air yang berlebihan oleh lapisan luar berlilin yang disebut kutikula. Tumbuhan yang hidup di habitat kering (xerophytes) menyimpan air dalam vakuola, memiliki kutikula yang tebal, dan mungkin memiliki modifikasi struktural (mis., daun berbentuk jarum, stomata terlindungi) untuk melindungi dari air kerugian. Tanaman yang hidup di lingkungan asin (halofit) harus mengatur tidak hanya asupan / kehilangan air tetapi juga efek pada tekanan osmotik oleh garam. Beberapa spesies menyimpan garam di akarnya sehingga potensi air yang rendah akan menarik pelarut melalui osmosa. Garam dapat diekskresikan ke daun untuk menjebak molekul air untuk diserap oleh sel daun. Tanaman yang hidup di air atau lingkungan lembab (hidrofit) dapat menyerap air di seluruh permukaannya.

Binatang - Hewan menggunakan sistem ekskresi untuk mengontrol jumlah air yang hilang ke lingkungan dan memelihara tekanan osmotik. Metabolisme protein juga menghasilkan molekul limbah yang dapat mengganggu tekanan osmotik. Organ-organ yang bertanggung jawab untuk osmoregulasi tergantung pada spesies.

Pada manusia, organ utama yang mengatur air adalah ginjal. Air, glukosa, dan asam amino dapat diserap kembali dari filtrat glomerulus di ginjal atau dapat berlanjut melalui ureter ke kandung kemih untuk ekskresi dalam urin. Dengan cara ini, ginjal mempertahankan keseimbangan elektrolit darah dan juga mengatur tekanan darah. Penyerapan dikendalikan oleh hormon aldosteron, hormon antidiuretik (ADH), dan angiotensin II. Manusia juga kehilangan air dan elektrolit melalui keringat.

Osmoreceptor di hipotalamus otak memantau perubahan potensi air, mengendalikan rasa haus dan mensekresi ADH. ADH disimpan di kelenjar pituitari. Ketika dilepaskan, ia menargetkan sel-sel endotel di nefron ginjal. Sel-sel ini unik karena mereka memiliki aquaporin. Air dapat melewati aquaporin langsung daripada harus menavigasi melalui lapisan ganda lipid dari membran sel. ADH membuka saluran air aquaporin, memungkinkan air mengalir. Ginjal terus menyerap air, mengembalikannya ke aliran darah, sampai kelenjar pituitari berhenti melepaskan ADH.