삼투는 적극적 내부 삼투압을 조절함으로써 체내의 유체의 항상성 유지에 대한 책임이 공정이다. 그것의 목적은 유기체의 적절한 기능에 필수적인 다른 생물학적 구획의 적절한 부피와 삼투압 농도를 유지하는 것입니다.
생물학적 물은 세포 내부 (세포 내 구획) 및 다세포 유기체의 경우 세포를 둘러싸는 유체 (세포 외 또는 간질 구획)를 포함하는 구획에 분포 된 것으로 간주 할 수 있습니다.
민물 텔로스 투스 어류의 물과 이온 이동 (출처 : Raver, Duane; 수정 : Biezl (자작), undefined 번역 : 스페인어로 –Cristina busch (토론) 20:53, 2014 년 9 월 1 일 (UTC)), Wikimedia Commons를 통해 )
또한 더 복잡한 유기체에는 세포 내 및 외액을 외부 환경과 접촉시키는 혈관 내 구획이 있습니다. 이 세 구획은 물의 자유로운 통과를 허용하고 용액에서 발견되는 입자의 통과를 어느 정도 제한하는 선택적 투과성 생물학적 막에 의해 분리됩니다.
물과 일부 작은 입자는 확산과 농도 구배를 따라 막의 기공을 통해 자유롭게 이동할 수 있습니다. 더 크거나 전기적으로 충전 된 다른 것들은 수송 수단으로 사용되는 다른 분자를 사용하여 한쪽에서 다른쪽으로 만 통과 할 수 있습니다.
삼투압 과정은 농도 구배에 따라 한 곳에서 다른 곳으로 물이 이동하는 것과 관련이 있습니다. 즉, 그녀가 가장 집중된 구획에서 그녀의 집중도가 낮은 구획으로 이동합니다.
물은 삼투압 농도 (삼투 활성 입자의 농도)가 낮은 곳에서 더 집중되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그런 다음 물은 삼투압 농도가 낮은 곳에서 삼투압 농도가 높은 곳으로 이동한다고합니다.
생명체는 내부의 삼투 균형을 제어하고 용질의 유입 및 / 또는 유출을 조절하는 물의 유입 및 유출 과정을 조절하는 복잡한 메커니즘을 개발했으며, 이것이 삼투 조절이 말하는 것입니다.
삼투 조절이란 무엇입니까?
삼투 조절의 주요 목적은 액체 구획의 부피와 구성이 일정하게 유지되도록 물과 용질의 입구와 출구를 조정하는 것입니다.
이러한 의미에서 두 가지 측면을 고려할 수 있습니다. 하나는 유기체와 환경 간의 교환이고 다른 하나는 신체의 다른 구획 간의 교환입니다.
물과 용질의 출입은 다른 메커니즘에 의해 발생합니다.
-예를 들어, 고등 척추 동물의 경우, 수입은 물과 용질의 섭취에 의해 조절되며, 이는 차례로 신경계 및 내분비 계의 활동에 따라 달라지며, 이는 또한 이러한 물질의 신장 배설.
-관상 식물의 경우 잎에서 일어나는 증발산 과정으로 인해 물과 용질의 흡수가 일어난다. 이러한 과정은 물기둥을 "당겨"뿌리에서 식물을 통해 위쪽으로 이동하며, 이는 물의 잠재력과 관련이 있습니다.
유기체의 다른 구획 사이의 교환과 균형은 활성 수송을 통해 하나 또는 다른 구획에 용질이 축적되어 발생합니다. 예를 들어, 세포 내부 용질의 증가는 세포를 향한 물의 이동과 부피 증가를 결정합니다.
이 경우 균형은 일정한 세포 부피를 유지하기에 적절한 세포 내 삼투압 농도를 유지하는 것으로 구성되며, 이는 ATPase 펌프 및 기타 수송 체가 두드러지는 다양한 수송 활동을 가진 단백질의 참여 덕분에 달성됩니다. .
식물의 삼투 조절
식물은 동물 및 다른 단세포 유기체와 같은 정도로 살기 위해 물이 필요합니다. 모든 생명체와 마찬가지로 물은 세포의 모양과 터거를 유지하는 것과 관련된 성장 및 발달과 관련된 모든 대사 반응을 수행하는 데 필수적입니다.
일생 동안 그들은 주변 환경, 특히 대기 습도 및 일사량 수준에 따라 달라지는 다양한 수압 조건에 노출됩니다.
식물 유기체에서 삼투압 조절은 물 스트레스에 대한 반응으로 용질의 축적 또는 감소를 통해 터거 잠재력을 유지하는 기능을 수행하여 계속 성장할 수 있도록합니다.
뿌리 세포에서 물의 이동 (simplastic transport 및 apoplastic transport) (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Dylan W. Schwilk)
뿌리털과 내피 사이에서 발견되는 물은 아포 플라 스트 (apoplastic transport)로 알려진 세포 외 구획을 통해 또는 세포질 연결 (단순 수송)을 통해 뿌리 세포 사이를 흐르고, 이온과 함께 여과 될 때까지 미네랄은 내피 세포로 들어가 혈관 다발로 이동합니다.
물과 미네랄 영양소가 뿌리에 의해 토양에서 공중 기관으로 이동함에 따라 신체의 여러 조직의 세포가 기능을 수행하는 데 필요한 물의 양과 용질의 양을 "흡수"합니다.
많은 고등 유기체에서와 같이 식물에서 물의 유입 및 배출 과정은 다양한 환경 조건 및 기타 고유 요인에 대한 반응을 조절하는 성장 조절 물질 (식물 호르몬)에 의해 조절됩니다.
-물 잠재력 및 압력 잠재력
식물 세포에서 용질의 세포 내 농도가 환경보다 높기 때문에 물은 세포벽에 의해 가해지는 압력 전위가 허용 할 때까지 내부로 삼투에 의해 확산되는 경향이 있으며 이것이 세포를 만드는 것입니다 세포는 단단하거나 엉망입니다.
물 잠재력은 두 식물의 환경 및 조직의 세포가 서로 물을 교환하는 데 관여하는 요소 중 하나입니다.
이것은 두 구획 사이의 물 흐름 방향 측정과 관련이 있으며 세포벽에 의해 가해지는 압력 전위와 삼투압 전위의 합으로 구성됩니다.
식물에서는 세포 내 용질 농도가 일반적으로 세포 외 환경보다 높기 때문에 삼투 가능성은 음수입니다. 압력 잠재력은 일반적으로 양수입니다.
삼투 전위가 낮을수록 물 잠재력이 더 음수입니다. 세포로 간주되면 물이 잠재적 구배를 따라 들어가게된다고합니다.
동물의 삼투압 조절
다세포 척추 동물과 무척추 동물은 내부 항상성을 유지하기 위해 서로 다른 시스템을 사용하는데, 이는 그들이 거주하는 서식지에 대한 엄격한 의존성입니다. 즉, 바닷물, 민물 및 육상 동물간에 적응 메커니즘이 다릅니다.
다양한 적응은 종종 삼투 조절을위한 특수 기관에 달려 있습니다. 자연에서 가장 흔한 것은 신포 자라고 불리는 구멍을 통해 외부로 열리는 관의 시스템으로 기능하는 특수한 배설 구조 인 신 생물 기관으로 알려져 있습니다.
편형 동물은 protonephridiums로 알려진 구조를 가지고 있고, annelids와 mollusk는 metanephridia를 가지고 있습니다. 곤충과 거미에는 Malpighi Tubules라고하는 신형 기관의 버전이 있습니다.
척추 동물에서는 주로 신장으로 구성된 삼투압 및 배설 시스템이 이루어 지지만 신경계와 내분비 계, 소화계, 폐 (또는 아가미) 및 피부도 수분 균형을 유지하는이 과정에 참여합니다.
-수생 동물
해양 무척추 동물은 몸을 둘러싸고있는 물과 삼투압 평형을 이루기 때문에 삼투압 적응성 유기체로 간주 됩니다. 물과 염분은 외부 농도가 변할 때 확산에 의해 들어오고 나갑니다.
염분 농도가 큰 변동을 보이는 하구에 사는 무척추 동물은 내부의 염분 농도가 그들이 사는 물의 농도와 다르기 때문에 더 복잡한 조절 메커니즘을 가지고 있기 때문에 삼투 조절 유기체 라고합니다.
민물 고기는 내부의 염분 농도가 주변의 물보다 훨씬 높기 때문에 많은 물이 삼투에 의해 내부로 들어가지만 이것은 희석 된 소변의 형태로 배설됩니다.
또한 일부 물고기 종은 소금의 유입을위한 아가미 세포를 가지고 있습니다.
염분 농도가 환경보다 낮은 해양 척추 동물은 바다에서 물을 마시고 소변으로 과도한 염분을 배출합니다. 많은 해양 조류와 파충류는 바닷물을 마신 후 얻는 과도한 소금을 방출하는 데 사용하는 "소금 선"을 가지고 있습니다.
대부분의 해양 포유류는 먹이를 줄 때 소금물을 섭취하지만 내부에는 일반적으로 소금 농도가 낮습니다. 항상성을 유지하는 데 사용되는 메커니즘은 고농도의 염분과 암모니아로 소변을 생성하는 것입니다.
식물과 동물의 삼투압 조절 차이
식물 세포의 이상적인 상태는 동물 세포의 상태와 상당히 다르며, 이는 수분 침투로 인한 세포의 과도한 확장을 방지하는 세포벽의 존재와 관련이 있습니다.
동물에서 세포 내 공간은 세포 외액과 삼투압 평형을 이루며 삼투압 조절 과정이이 상태를 유지합니다.
반면에 식물 세포는 세포 내 액체를 환경보다 더 집중적으로 유지함으로써 달성하는 터 거가 필요하기 때문에 물이 들어가는 경향이 있습니다.
예
위에서 논의한 모든 경우 외에도 삼투압 조절 시스템의 좋은 예는 인체에서 발견되는 것입니다.
인간의 경우 체액의 정상적인 부피와 삼투압을 유지하려면 물과 용질의 입력과 출력 사이의 균형, 즉 입력이 출력과 동일한 평형이 필요합니다.
주요 세포 외 용질은 나트륨이기 때문에 세포 외액의 부피와 삼투압의 조절은 거의 전적으로 물과 나트륨의 균형에 달려 있습니다.
물은 소비 된 음식과 액체 (갈증의 메커니즘에 따라 달라짐)를 통해 몸에 들어가고 음식의 산화 과정 (대사 수)의 결과로 내부적으로 생성됩니다.
물의 출구는 땀, 대변 및 소변에 의한 무감각 한 손실로 발생합니다. 배설되는 소변의 양은 항 이뇨 호르몬 (ADH)의 혈장 수준에 의해 조절됩니다.
나트륨은 섭취 한 음식과 액체를 통해 체내로 들어갑니다. 땀, 대변 및 소변을 통해 손실됩니다. 소변을 통한 손실은 신체의 나트륨 함량을 조절하는 메커니즘 중 하나이며 알도스테론 호르몬에 의해 조절되는 신장의 내재적 기능에 따라 달라집니다.
참고 문헌
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