生物的基本生物过程之一,尤其是对于栖息在水生生态系统中的生物而言,是 渗透调节,也被称为 渗透平衡.
生命所需的所有代谢反应都在水性或液体介质中进行。 为了这些反应的正确操作,水的浓度和 溶质 (所有那些有助于维持 渗透平衡) 在相对狭窄的范围内振荡,这个过程称为 渗透调节.
我们可以定义 渗透调节 作为维护 动态平衡 机体,即生物体通过与外界进行物质和能量交换,根据外界发生的变化,维持其内部状态稳定的能力。
这一切在很大程度上取决于 溶质的控制运动 存在于体内液体和环境中。这引导我们了解 水运动 发挥基础性作用。
这种对水运动的调节是由 渗透作用,这是一种基于溶剂液体通过半透膜的物理现象。这种现象是由于 广播 它不需要消耗能量,对于生物体的正确细胞代谢至关重要。
总之, 渗透调节 有助于确保浓度 溶质 存在于生物体内部(例如,在细胞中)和周围环境倾向于通过以下方式相互平衡 流通膜 半透性的。这种情况允许调节 渗透压 (施加压力以阻止溶剂渗透膜)。
动物的渗透平衡

在大多数动物中,供应细胞的液体是 等渗的 与细胞内共存的液体相比。这意味着细胞内外的液体具有 相似的渗透压这可以防止细胞过度膨胀,就像在 低渗溶液,或起皱,发生在 高渗溶液.
为了能够保持这些液体 等渗的 在质膜的两侧,许多细胞使用 活性离子传输 (例如向外泵送 Na+)这需要消耗能量,补充被动过程。
动物细胞见于 等渗溶液 适合其正常功能和发育的培养基。植物细胞并非如此:在 等渗溶液 可能会脱发 膨胀度,因为其细胞壁保留溶质并依赖于较高的内部压力。
水和离子的被动和主动运输
El 被动转运 不涉及能源消耗: 离子 它们从介质中从高浓度向低浓度扩散,通过渗透作用, 水 向相反方向移动。离子扩散的速率可能受到 温度,而渗透作用取决于 溶质梯度.
El 主动运输 需要代谢能量。它用于 消除多余的离子 (代谢废物)或 吸收必需物质 逆梯度运动。在鱼类中,这种运输主要发生在 鳃上皮细胞,在 肠 和在 肾.
激素和内分泌对渗透调节的控制
渗透调节受以下因素调节 激素在海洋鱼类中, 皮质醇 促进鳃排出盐分;在淡水鱼中, 催乳素 促进离子吸收和水分保留。 降钙素 影响钙的管理, 通透性 膜。此外,轴 生长激素/胰岛素样生长因子-1 (生长激素/胰岛素因子)有助于适应盐环境,硬骨鱼类利用盐皮质激素受体 皮质醇 作为调节离子传输的功能配体。
水生动物的渗透调节
水生动物已经适应了各种各样的栖息地,从淡水(很少有 溶质) 到高盐度水域(富含 溶质)。这让他们陷入了麻烦 渗透平衡 非常不同。此外,每个物种的功能都 环境渗透压范围 决心。
- 针孔:耐受范围狭窄的生物体 盐度 无论是在淡水还是咸水中。
- 尤里哈利诺斯:耐受多种 盐度例如,能够在淡水、咸水和海水之间生活和移动 一些在河流和海洋之间迁徙的.
实现这一目标主要有两种方式: 渗透调节:
El 渗透一致性 指的是 渗透平衡 与他们生活的环境有关,也就是说,他们的体液几乎 等渗的 尊重环境。它们通常 海洋生物尤其是许多无脊椎动物和一些软骨脊椎动物,它们会积累 尿素 和其他渗透剂来平衡环境渗透压。
动物 渗透压调节剂 保持其内部渗透压不同于培养基的渗透压,主动调节 水平衡 和离子。能源成本随 通透性 体表。如果 渗透压 体液的吸收量大于环境的吸收量,动物 高渗;如果小于,则 低渗性.
适应和盐度变化
物种 广盐性 (例如,一些在河流和海洋之间迁徙的物种)面临着额外的挑战。它们的适应过程包括逐渐改变 离子转运蛋白的表达 在鳃和肠中,调整 肾功能 和一个美好的 荷尔蒙调节 (皮质醇、催乳素、GH/IGF-1)。这些变化需要 时代报 和能量;因此,盐度的突然变化会产生 渗透胁迫.
淡水鱼的渗透调节

在淡水鱼中, 离子 体内的比水中的要大。这导致 水向内部扩散 鱼体内的毒素会通过鳃和皮肤的上皮细胞排出。如果不加以控制,这种流动可能会导致组织肿胀,并损害重要功能。
为了补偿,这些鱼的肾脏会产生 大量尿液 非常稀释(高肾小球滤过率),从而允许排出 多余的水。由于它们的盐浓度超过环境浓度,鱼会失去 电解质 通过扩散,所以它们必须 重新吸收盐分 通过专门的细胞 ill 并通过 馈送.
在鳃上皮中,离子交换与离子交换本身相关。 代谢. 二氧化碳转化为 碳酸氢钠 并与离子交换 氯化物,而 铵 (来自蛋白质分解代谢)可以通过与 钠。 就这样 排泄废物 与维护相结合 离子稳态.
El pH 水条件这些交换:在更多的环境中 酸,Na+吸收困难,钠可能在血液中积聚并导致 浮肿 或敏感物种的腹水。保持 稳定的pH值 并且在该物种的范围内,必须避免渗透干扰。
在水族爱好者中,通常会添加少量 非氯化盐 在最近循环的淡水设施中,生物稳定性尚未达到要求。某些 离子 在水中,它促进鳃的交换,并有助于 控制氨 在系统成熟阶段。应该 标准 并且根据物种不同,因为有些物种对电导率的增加很敏感。
咸水鱼的渗透调节

对于海洋鱼类来说,外部环境是 高渗 就其内部流体而言。因此,水倾向于 离开身体 通过渗透和 离子 从海洋通过扩散进入 ill主要风险是 脱水 如果不积极纠正。
为了避免脱水,海鱼 他们喝海水 并吸收水分 肠 沉淀并分离部分盐后。过量的 NaCl 它通过鳃中的氯细胞(富含线粒体)排出,氯细胞会分泌 氯 通过特定渠道驱逐 钠 通过旁细胞途径。其余部分则通过 渣 y 尿.
与淡水鱼不同,许多海鱼 尿量少 并且信号浓度较高。这与 肾小球 在肾脏中;一些物种,例如 海马,发育肾脏 无肾小球. 恢复 水 并限制损失,他们长期以来 肾小管 和有效的重吸收机制。
在海洋软骨鱼(在家庭水族馆中并不常见)中,策略有所不同:它们 渗透顺应者 积累 尿素 和其他渗透调节剂来平衡其与海水的渗透压,并通过专门的腺体排出多余的盐分。这体现了 进化解决方案 对于同样的渗透问题。
El 应力 改变渗透调节:突然改变 盐度、水质差或管理不善会破坏 激素 和离子转运体。虽然 皮质醇 促进对盐水的适应,慢性压力会损害 上皮屏障 和水分平衡,增加对 病原体.
对水产养殖的影响
在水产养殖生产中,水盐度是一个因素 危急 生长。渗透调节涉及 能量消耗 如果利率很高,就会夺走 crecimiento 已经饲料转化率。调整 盐度范围 根据物种和阶段进行优化,以及 温度 y 光周期,最大限度地提高生产力和福祉。在海洋硬骨鱼类中,暴露于高渗环境迫使它们强化 盐分排泄 并提高代谢成本;因此,水产养殖者调节盐度以改善 性能 y 生存.
渗透平衡可能看起来很复杂,但它 必不可少的 终生。理解它有助于解释 行为 以及鱼类的需求,无论是在野生环境中还是在水族馆中。关键是要尊重 环境范围 每个物种,避免改变 突然的 并确保水质维持其保护机制 渗透调节 无需承担不必要的能源成本。


