Osmoregulasi adalah pengaturan aktif tekanan osmotik untuk menjaga keseimbangan air dan elektrolit dalam suatu organisme. Kontrol tekanan osmotik diperlukan untuk melakukan reaksi biokimia dan menjaga homeostasis.
Apa itu
Proses mengatur potensi air untuk menjaga keseimbangan cairan dan elektrolit dalam sel atau organisme relatif terhadap sekitarnya disebut osmoregulasi.
Dalam biologi, osmoregulasi penting bagi organisme untuk menjaga tekanan osmotik optimal yang konstan dalam tubuh atau sel. Osmoregulasi adalah cara dimana suatu organisme mempertahankan konsentrasi zat terlarut dan jumlah air dalam cairan tubuh yang sesuai. Contoh yang digunakan oleh organisme adalah ekskresi (seperti membuang sisa metabolisme dan zat-zat lain yang beracun bagi tubuh ketika mereka dalam jumlah besar).
Cara Kerja Osmoregulasi
Osmosis adalah pergerakan molekul pelarut melalui membran semipermeabel ke area yang memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi. Tekanan osmotik adalah tekanan eksternal yang diperlukan untuk mencegah pelarut 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 melintasi membran semipermeabel. Untuk menjaga keseimbangan air dan elektrolit, organisme mengeluarkan kelebihan air, molekul terlarut, dan limbah.
Osmokonformer dan Osmoregulator
Ada dua strategi yang digunakan untuk osmoregulasi — menyesuaikan dan mengatur.
Osmokonformer menggunakan proses aktif atau pasif untuk mencocokkan osmolaritas internal mereka dengan lingkungan. Ini umumnya terlihat pada invertebrata laut, yang memiliki tekanan osmotik internal yang sama di dalam selnya dengan air luar, walaupun komposisi kimia zat terlarutnya mungkin berbeda.
Osmoregulator mengendalikan tekanan osmotik internal sehingga kondisi dipertahankan dalam kisaran yang diatur dengan ketat. Banyak hewan adalah osmoregulator, termasuk vertebrata (seperti manusia).
Strategi Osmoregulasi Berbagai Organisme
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 ekskresi lainnya dari sitoplasma ke membran sel, tempat vakuola terbuka ke lingkungan. Tekanan osmotik memaksa air masuk ke sitoplasma, sementara difusi dan transpor aktif mengendalikan aliran air dan elektrolit.
Tumbuhan – Tumbuhan 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 di dalam vakuola, memiliki kutikula yang tebal, dan mungkin memiliki modifikasi struktural (mis., Daun berbentuk jarum, stomata terlindungi) untuk melindungi dari kehilangan air. 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 osmosis. 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.
Hewan – Hewan menggunakan sistem ekskresi untuk mengontrol jumlah air yang hilang ke lingkungan dan mempertahankan tekanan osmotik. Metabolisme protein juga menghasilkan molekul limbah yang dapat mengganggu tekanan osmotik. Organ-organ yang bertanggung jawab untuk osmoregulasi tergantung pada spesies.
Osmoregulasi pada Manusia
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.
Osmoreseptor 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.
