浸透圧調節は、積極的に内部浸透圧を調節することにより、体内の体液の恒常性を維持する責任があるプロセスです。その目的は、生物が適切に機能するために不可欠な、さまざまな生物学的コンパートメントの適切な容量と浸透圧濃度を維持することです。
生物学的水は、細胞内部（細胞内コンパートメント）を含むコンパートメントに分布していると見なすことができます。多細胞生物の場合は、細胞を囲む流体（細胞外または間質コンパートメント）です。
淡水テロストゥス魚の水とイオンの動き（出典：Raver、Duane、Biezlによって変更（自作）、未定義–Cristina buschによってスペイン語に翻訳（トーク）20：53、2014年9月1日（UTC）、Wikimedia Commons経由）
より複雑な生物では、細胞内および細胞外液を外部環境と接触させる血管内コンパートメントもあります。これらの3つの区画は、水の自由な通過を可能にし、その液体中の溶液中に見られる粒子の通過を多かれ少なかれ制限する選択透過性生体膜によって分離されています。
水といくつかの小さな粒子の両方が、拡散によって濃度勾配に従って、膜の細孔を自由に移動できます。他のものは、より大きく、または帯電しており、輸送手段として機能する他の分子を使用して、一方の側から他方の側にのみ通過できます。
浸透プロセスは、その濃度勾配に従って、ある場所から別の場所への水の移動に関係しています。つまり、最も集中しているコンパートメントから、集中力の低いコンパートメントに移動します。
浸透圧濃度（浸透圧活性粒子の濃度）が低い場所では水がより濃縮され、逆の場合も同様です。次に、水は浸透圧濃度の低い場所から浸透圧濃度の高い場所に移動すると言われています。
生物は、その内部の浸透圧バランスを制御し、水の出入りのプロセスを調整し、溶質の出入りを調整する複雑なメカニズムを開発しており、これが浸透圧調節と呼ばれるものです。
浸透圧調節とは何ですか？
浸透圧調節の主な目的は、液体コンパートメントの体積と組成の両方が一定になるように、水と溶質の入口と出口を調整することです。
この意味で、2つの側面を考慮することができます。1つは生物と環境の間の交換であり、もう1つは体の異なる区画間の交換です。
水と溶質の出入りは、さまざまなメカニズムによって発生します。
-たとえば、高等脊椎動物の場合、水と溶質の摂取によって収入が規制されます。この問題は、神経系と内分泌系の活動に依存し、これもまた、規制に介入します。これらの物質の腎排泄。
-維管束植物の場合、水と溶質の吸収は、葉で行われる蒸発散プロセスのおかげで発生します。これらのプロセスは、水柱を「引き」、根から植物を通って上向きの動きを引き起こします。これは、水のポテンシャルに関係しています。
生物の異なるコンパートメント間の交換とバランスは、能動輸送による1つまたは別のコンパートメントへの溶質の蓄積によって発生します。たとえば、細胞内の溶質の増加は、細胞への水の移動とそれらの体積の増加を決定します。
この場合のバランスは、一定の細胞容積を維持するのに十分な細胞内浸透圧濃度を維持することで構成されます。これは、ATPaseポンプや他のトランスポーターが際立っている、さまざまな輸送活性を持つタンパク質の参加のおかげで達成されます。 。
植物の浸透圧調節
植物は、動物や他の単細胞生物と同じ程度に生きるために水を必要とします。それらの中で、すべての生物のように、水は成長と発達に関連するすべての代謝反応を実行するために不可欠であり、それは細胞の形と膨圧を維持することに関係しています。
彼らの生活の間、彼らは彼らを取り巻く環境、特に大気の湿度と日射のレベルに依存する変動する水分条件にさらされます。
植物生物では、浸透圧調節は、水ストレスに応答して溶質が蓄積または減少することにより膨圧を維持する機能を果たし、成長を継続させます。
根の細胞内の水の動き（形成的輸送とアポプラスト輸送）（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のディランW.シュウィルク）
根毛と内胚葉の間にある水は、アポプラスト（アポプラスト輸送）として知られる細胞外コンパートメントを介して、または細胞質結合（単純輸送）を介してルート細胞間を流れ、イオンとともにろ過され、ミネラルは内胚葉の細胞に入り、その後維管束に移動します。
水とミネラルの栄養素が根から土壌から気道器官に輸送されると、身体のさまざまな組織の細胞が、その機能の実現に必要な量の水と溶質の量を「取り込み」ます。
植物では、多くの高等生物と同様に、水の侵入と排出のプロセスは、さまざまな環境条件やその他の固有の要因への応答を調節する成長調節物質（植物ホルモン）によって調節されます。
-水ポテンシャルと圧力ポテンシャル
植物細胞の溶質の細胞内濃度は環境の濃度よりも高いため、浸透によって細胞壁が及ぼす圧力ポテンシャルがそれを許容し、これが細胞を作るまで、水は浸透により内部に向かって拡散する傾向があります細胞は堅いか濁っている。
水ポテンシャルは、両方の植物とそれらの環境の水交換、およびそれらの組織の細胞の相互との水交換に関与する要因の1つです。
これは、2つの区画間の水の流れの方向の測定に関係し、細胞壁によって加えられる圧力ポテンシャルと浸透ポテンシャルの合計を構成します。
植物では、細胞内溶質濃度は通常細胞外環境のそれよりも高いため、浸透ポテンシャルは負の数になります。一方、圧力ポテンシャルは通常正です。
浸透ポテンシャルが低いほど、水のポテンシャルは負になります。それが細胞であると考えられる場合、水はその潜在的な勾配に従ってそれに入ると言われています。
動物の浸透圧調節
多細胞脊椎動物と無脊椎動物は、異なるシステムを使用して内部の恒常性を維持します。これは、彼らが占める生息地に厳密に依存しています。つまり、塩水、淡水、陸生動物では適応メカニズムが異なります。
異なる適応はしばしば浸透圧調節のための専門の臓器に依存します。自然界で最も一般的なのは腎器として知られている腎器であり、腎孔と呼ばれる孔を通して外部に通じる管のシステムとして機能する特殊な排泄構造です。
扁形動物は、プロネテフィリジウムとして知られているような構造を持っていますが、環形動物や軟体動物は後腎を持っています。昆虫とクモには、マルピギー管と呼ばれる腎器官のバージョンがあります。
脊椎動物では、主に腎臓で構成される浸透圧調節と排泄のシステムが達成されますが、神経系と内分泌系、消化器系、肺（または鰓）と皮膚もこの水バランスを維持するプロセスに参加します。
-水生動物
海洋無脊椎動物は、その体が周囲の水と浸透圧平衡にあるため、浸透圧適応生物と見なされます。外部濃度が変化すると、水と塩は拡散によって出入りします。
塩分濃度が大きく変動する河口に生息する無脊椎動物は、浸透圧調節生物として知られています。これは、内部の塩分濃度が生活している水の濃度とは異なるため、調節機構がより複雑であるためです。
淡水魚は、内部の塩分濃度が周囲の水の濃度よりもはるかに高いため、浸透によって大量の水が内部に入りますが、これは希釈された尿の形で排泄されます。
さらに、魚のいくつかの種は、塩の侵入のために鰓細胞を持っています。
塩分濃度が環境よりも低い海洋脊椎動物は、海から飲んで水を得て、余分な塩分を尿中に排出します。多くの海鳥と爬虫類は、海水を飲んだ後に得られる余分な塩を放出するために使用する「塩腺」を持っています。
ほとんどの海洋哺乳類は、摂食時に塩水を摂取しますが、通常、その内部の塩分濃度は低くなっています。ホメオスタシスを維持するために使用されるメカニズムは、高濃度の塩とアンモニアを含む尿の生成です。
植物と動物の間の浸透圧調節の違い
植物細胞の理想的な状態は、動物細胞のそれとはかなり異なります。これは、水の浸入による細胞の過剰な拡大を防ぐ細胞壁の存在に関連しています。
動物では、細胞内空間は細胞外液と浸透圧平衡にあり、浸透圧調節プロセスがこの状態の維持に関与しています。
一方、植物細胞は膨圧を必要とします。膨圧は、細胞内液をその環境よりも高濃度に保つことで達成されます。そのため、水が入りやすくなります。
例
上記のすべてのケースに加えて、浸透圧調節システムの良い例は人体に見られるものです：
人間では、体液の正常な体積と浸透圧を維持するために、水と溶質の入力と出力のバランス、つまり、入力と出力の平衡が必要です。
主な細胞外溶質はナトリウムであるため、細胞外液の容量と浸透圧の調節は、水とナトリウムのバランスにほぼ依存します。
水は食物と消費された液体（その調節は喉の渇きのメカニズムに依存します）を介して体内に入り、食物（代謝水）の酸化プロセスの結果として内部で生成されます。
水の排出は、汗、糞便、尿による無意識の喪失によって起こります。排泄される尿の量は、抗利尿ホルモン（ADH）の血漿レベルによって調節されます。
ナトリウムは摂取された食物や水分を通じて体内に入ります。汗、糞、尿によって失われます。尿による損失は、体のナトリウム含有量を調節するためのメカニズムの1つであり、アルドステロンホルモンによって調節される腎臓の固有の機能に依存します。
参考文献
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