Osmorregulação Invertebrados

Osmorregulação Invertebrados

Osmorregulação nos Invertebrados

Introdução

A manutenção da constância do meio interno está relacionada com a estabilidade da constituição dos fluidos internos que banham as células, bem como do sangue e linfa. No entanto, a constituição desses líquidos está sujeita a alterações de pH, da concentração de substâncias, tais como sais e resíduos metabólicos diversos, do volume de água, etc.

Essas alterações não podem ser excessivas, pois as células só sobrevivem e funcionam bem dentro de uma variação limitada dos fatores acima descritos.

Através da excreção de certas substâncias e conservação de outras, é mantida a constância do ambiente interno. Há, portanto, eliminação de resíduos solúveis e reabsorção de substâncias aproveitáveis pelo corpo.

Dois aspectos da excreção: a regulação da quantidade de líquidos e sais (osmorregulação,qual trataremos) e a excreção dos compostos nitrogenados (originários do metabolismo de proteínas) que, em concentrações elevadas, podem ser tóxicas para o organismo.

Osmorregulação é a regulação das propriedades osmóticas dos fluidos, ou seja, é o balanço entre a água e os sais. Este mecanismo é muito importante para a manutenção da vida dos organismos, já que tanto a água quanto os sais são essenciais para a sobrevivência. Os mecanismos de osmorregulação de cada animal dependem principalmente do ambiente em que vive, em termos de disponibilidade de água e de sais.

Uma importante propriedade das soluções aquosas é a pressão osmótica.

Duas soluções que tenham a mesma concentração são ditas isosmóticas. Se as duas diferem nas concentrações osmóticas, a maior é denominada hiperosmótica em relação à mais baixa; a menor é hiposmótica em relação à maior. Com esses termos são descritas as relações osmóticas entre os animais aquáticos e seus ambientes. Assim, todos os animais de água doce são hiperosmóticos e os marinhos são tipicamente hipoosmóticos. A maioria dos invertebrados marinhos isosmóticos ( meio interno em equilíbrio com o meio externo).

Grande parte dos animais isosmóticos são osmorreguladores, isto é, acompanham as mudanças externas, quer eliminando, quer absorvendo água em sais para manterem seu meio interno estável. Além disso, animais que suportam grandes variações de salinidade são chamados eurialinos; animais que só toleram pequenas variações são estenoalinos. A maior parte dos animais está situada entre estes dois tipos; os de água doce são geralmente estenoalinos.

A Regulação Iônica é a seleção de determinados íons em concentrações diferentes da do mar, no entanto, ocorre até mesmo nos animais marinhos mais simples. Uma água-viva flutua facilmente porque contém em relação ao mar circunjacente, íons menos pesados (magnésio, sulfato) e íons mais leves (sódio, cloreto).

Mesmo os animais isosmóticos realizam certa regulação iônica, pois alguns sais do meio interno, como Mg++, SO4-- e outros, podem não acompanhar a concentração do ambiente externo. Nesses casos o transporte de sais é ativo, isto é, ocorre com gasto de energia.

Exemplo: Aurelia regula principalmente íons sulfato, mantendo-os abaixo da concentração na água do mar ─ isto pode estar relacionado com a flutuação, desde que os íons sulfatos são pesados e sua substituição pelo cloreto pode diminuir a densidade desta medusa, evitando seu afundamento.

OSMORREGULAÇÃO NOS ANIMAIS

A osmorregulação feita pelos animais marinhos é distinta da dos animais que vivem na água doce.

A maioria dos invertebrados marinhos possui seus fluidos corpóreos em equilíbrio osmótico com a água do mar (são isosmóticos). No entanto, a superfície de um animal nunca é completamente impermeável aos sais e, em particular, as brânquias podem ser relativamente permeáveis. Esses animais conseguem manter a concentração salina expulsando ativamente o excesso que penetra em seu corpo através das brânquias.

Nos animais de água doce a situação é inversa. Todos os invertebrados são hiperosmóticos em relação à água doce onde vivem. Enfrentam o problema de excretar o excesso de água que penetra nos seus organismos e evitar a perda de sais.

Se um invertebrado mudar de ambiente, as alterações decorrentes podem ser fatais. Por exemplo, se um animal marinho for colocado em água doce ao mesmo em água do mar diluída, a situação osmótica se inverte e seu organismo receberá água e perderá sais para o meio externo. Essa situação pode causar mudanças drásticas no seu meio interno. A perda de sais alterará o metabolismo iônico dos tecidos, e suas células receberão tanta água que incharão podendo romper-se.

Para adaptar-se ao novo meio, esse animal deve ser capaz de bombear água para fora do corpo com a mesma rapidez com que esta entra e possuir um mecanismo eficiente para contrabalançar a quantidade de sais com a finalidade de tornar seus fluidos internos isosmóticos em relação ao meio em que vivem. Isso, no entanto, não é freqüente, pois muitos animais marinhos não toleram a mínima variação osmótica.

Os animais terrestres possuem a vantagem de ter fácil acesso ao oxigênio, mas, em contrapartida, estão sempre com a grave ameaça da desidratação. Muitos deles ainda dependem de um habitat úmido para viver. É o caso da minhoca e dos caracóis. Se ficarem expostos ao ar livre, em tempo seco, sucumbem rapidamente, pois se desidratam com facilidade.

Nos Cnidários dado a sua reduzida espessura não apresentam sistema excretor, a remoção de amônia é feita por difusão direta.

 Nos Platelmintos estes animais possuem sistema excretor sob a forma de nefrídeos (tubos simples abertos para o exterior por poros excretores). Dada a simplicidade destes tubos são igualmente designados protonefrídeos e geralmente distribuem-se por todo o corpo, embora algumas espécies possam existir apenas um ou dois pares. 

Cada túbulo termina em fundo de saco alargado com uma célula-flama terminal especializada em recolher dos fluidos corporais os resíduos, geralmente sob a forma de amónia. A designação de célula-flama deriva da presença de um ou mais cílios, cujo batimento permanente faz lembrar uma chama e cria um ligeiro vácuo na extremidade fechada do protonefídeo. As moléculas de pequenas dimensões dos fluidos corporais atravessam as membranas permeáveis da extremidade do tubo, sendo as maiores retidas.

Estes resíduos são, depois, empurrados pelos tubos para o exterior pelo batimento dos cílios, saindo pelo nefridióporol. No entanto, ainda parte dos resíduos são lançados para a cavidade gastrovascular.

Exemplo: Planária possui os túbulos excretores mais primitivos. O túbulo osmorregulatório encontra-se mergulhado no fluido q banha as células corporais.

No caso dos Anelídeoscomo existe um sistema circulatório fechado, há uma associação íntima entre este sistema e o excretor, neste caso formado por metanefrídeos. 

Estes órgãos especializados na excreção são formados por um tubo aberto nas duas extremidades e mais ou menos enrolado, dependendo do ambiente em que o animal vive (quanto mais seco mais longo e enrolado para reabsorver o máximo de água). 

A extremidade mais interna abre na cavidade celómica através de um funil ciliado – nefróstoma – e a extremidade externa abre na parede do corpo por um poro excretor ou nefridióporo. 

Cada segmento contém um par de metanefrídeos que recolhem resíduos do segmento anterior, envolvidos por capilares que reabsorvem as substâncias úteis. 

As excreções, principalmente amónia, são armazenadas temporariamente numa zona do tubo designada bexiga, que é esvaziada regularmente. A urina é diluída, compensando a entrada de água por osmose pela pele fina (no

Nos insetos e outros artrópodes terrestres com sistema circulatório aberto, a excreção é feita por túbulos de Malpighi. Estas estruturas localizam-se na parte posterior do corpo, ligadas ao tubo digestivo na zona de transição entre o intestino médio e posterior, podendo existir apenas um par ou algumas centenas. 

A extremidade livre do tubo é fechada e está mergulhada no hemocélio, ocorrendo a filtração através da sua parede. As células da parede do tubo transportam activamente ácido úrico, iões potássio e sódio, entre outros, da hemolinfa para o seu interior. Devido ao aumento de pressão osmótica dentro do tubo, a água é também recolhida.

O filtrado é, depois, conduzido ao recto com a ajuda das paredes musculosas dos tubos, onde são reabsorvida parte dos sais e, novamente devido ao gradiente osmótico criado, a água. O ácido úrico restante precipita devido à diferença de pH que ocorre ao longo do tubo (é cada vez mais básico, à medida que se aproxima do recto), sendo eliminado com as fezes, numa pasta semi-seca, muito eficiente do ponto de vista de regulação hídrica em meio seco.

TROCA OBRIGATÓRIA DE ÍONS E ÁGUA

Gradientes entre o Animal Seu Meio

Quanto maior a diferença entre a concentração de uma substância no meio externo e sua concentração nos líquidos corporais, maior a tendência para difusão na direção da concentração mais baixa. A taxa de transferência depende do grau do gradiente e da permeabilidade e da área da superfície animal.

Razão Superfície-Volume

O volume de um animal varia com o cubo de sua dimensão linear, mas sua área superficial varia com o quadrado de sua dimensão linear. Portanto, a razão superfície-volume para animais pequenos é maior do que para animais grandes. A relação entre o conteúdo de água e a área superficial da epiderme, através da qual pode haver troca de água ou de soluto com o meio, é maior em animais pequenos comparada aos animais grandes.

Permeabilidade da Epiderme

A epiderme age como barreira entre o compartimento extracelular e o meio. O movimento de água através da epiderme ocorre por meio das células (transcelular) e entre células (paracelular). Contudo, bicamadas puras de fosfolipídios não são muito permeáveis à água, e o movimento transcelular de água através de membranas biologias depende da presença de canais de água, apropriadamente chamada de aquaporinas.

OSMORREGULADORES E OSMOCONFORMADORES

Animais que mantém osmolaridade interna diferente da do meio no qual eles vivem têm sido chamados de osmorreguladores. Um animal que não controla ativamente a condição osmótica de seus líquidos corporais e, em vez disso, se adapta à osmolaridade do ambiente é chamado de osmoconformador.

Invertebrados marinhos, como regra, estão em equilíbrio osmótico com a água do mar, e a concentração iônica em seus líquidos corpóreos é geralmente paralela à da água do mar onda a espécie vive. Essa similaridade tem permitido o uso de água do mar como salina fisiológica em estudos de tecidos de espécies marinhas. Por exemplo, alguns neurônios grandes removidos de invertebrados marinhos continuam a funcionar por muitas horas quando colocadas em água do mar. As concentrações iônicas nos líquidos corpóreos de invertebrados terrestres e de água doce diferem dos de água do mar; nesses animais, os líquidos corpóreos são invariavelmente mais diluídos do que a água do mar, porém consideravelmente mais concentrados do que a água doce.

Os osmoconformadores apresentam alto grau de tolerância osmótica celular, enquanto que os osmorreguladores mantêm homeostase osmótica extracelular estrita em face das grandes diferenças ambientais na concentração de eletrólitos. Em animais osmorrreguladores, os tecidos internos geralmente não são capazes de enfrentar mais do que pequenas variações na osmolaridades extracelular e deve depender inteiramente da regulação osmótica do líquido extracelular para menter o volume celular. As células dos osmoconformadores, por outro lado, podem enfrentar altas osmolaridades plasmáticas aumentando suas osmolaridades intracelulares e assim mantendo o volume celular. Isto é, alcançado pelo aumento da concentração de osmólitos orgâncos intrcelulares, que são substâncias que, presentes em altas concentrações, agem aumentando a osmolaridade intracelular.

OSMORREGULAÇÃO EM AMBIENTES AQUÁTICOS E TERRESTRES

Ambiente de água doce

O meio é mais variável em diversos aspectos: ele pode congelar ou superaquecer, pode fluir rapidamente, pode secar e, sobretudo é muito mais diluído. A água tende a penetrar por osmose e os sais (íons), a sair por difusão. Se estes movimentos não fossem verificados, os animais iriam inchar e explodir; ou todos os sais poderiam vazar.

As adaptações à vida na água doce incluem:

Redução da concentração interna para diminuir a diferença entre o interior e o exterior. Os fluidos corporais dos animais da água doce são quase sempre mais diluídos do que os seus parentes marinhos.

Tolerância das flutuações a salinidade dos fluidos corporais é característica de muitos osmoconformistas estuarinos. Uma adaptação ocorre para reter os aminoácidos no interior da célula: quando os fluidos corporais são diluídos pelo influxo osmótico da água, as células liberam os aminoácidos e torna-se temporariamente tão diluídas quanto o sangue e, portanto fica mais sujeitas a entrada de água.

As adaptações acima são insuficientes para permitir a vida na água doce: a osmorregulação, um processo que consome energia, é necessária. A água nunca é transportada de uma forma ativa: os íons são movimentados e a água segue por osmose:

Ingestão ativa de íons através as superfície do corpo ocorrem em todos os animais de água doce. Geralmente, os íons de sódio ou cloreto, ou ambos, são ingeridos e compensam a difusão de sais de dentro para fora.

Reabsorção ativa de íons no órgão excretor, com a produção de urina mais diluída do que o sangue, pode reforçar a ingestão de íons na superfície.

Alguns crustáceos de água doce também são capazes de reabsorver íons no túbulo excretor, por exemplo, o anfípode Gammarus pulex e o camarão de água doce Astacus.

Muitos animais de água doce regulam pela ação de uma epiderme de baixa permeabilidade e pela produção de copiosa quantidade de urina. Normalmente a urina desses invertebrados de água doce é hiposmótica em relação a seus líquidos corporais, sendo os íons úteis seletivamente removidos em regiões apropriadas dos órgãos excretores. Nesse fato e na impermeabilidade da epiderme, alguns íons são perdidos e precisam ser reposto. Alguns desses íons são obtidos dos alimentos, mas muitos invertebrados de água doce são também capazes de tomada ativa direta de íons do meio circundante.

Ambientes marinhos

Se os animais marinhos são mergulhados em água do mar diluída, seus líquidos corporais seguirão fielmente as condições osmóticas do meio (osmoconformadores) ou resistirão à diluição (osmorreguladores). Os animais estuarinos, e em certo grau os litorâneos, estão naturalmente submetidos à diluição periódica, entre os períodos de marés e após chuva pesada, apresentando os dois tipos de resposta.

Os osmorreguladores podem controlar o influxo de água e o efluxo iônico, pelo desenvolvimento de uma superfície corporal menos permeável e/ou pelo bombeamento ativo de água para fora e regulação do influxo e efluxo de íons para os líquidos corporais.

Um animal que viva num ambiente de água salgada terá de processar a sua osmorregulação no sentido inverso. Como os seus fluidos corporais são hipotónicos em relação à água do mar (isto é, com uma menor concentração de sais), a água tem tendência a sair naturalmente dos seus corpos, o que provocaria a sua morte por desidratação, caso não houvesse alguma forma de regular este processo. Para compensar esta perda de água através da urina, estes animais bebem grandes quantidades de água. Mas a água do mar apresenta elevada concentração de sais, o que poderia acarretar uma elevação na concentração plasmática do animal. Para contornar o problema, possuem células especializadas, capazes de eliminar o excesso de sais por transporte ativo. Tal estratégia contribui para manter constante a concentração interna.

Um aparte à flutuação

Animais aquáticos mais densos do que a água tenderiam a afundar e, por esta razão, é vantajoso para aqueles que nadam manter a densidade igual ou menor que a da água. De outra forma, gastariam energia para evitar o afundamento.

Exemplo: Helicocranchia é uma lula marinha de águas profundas. Neste animal, a cavidade pericárdica preenchida com líquido é muito grande. O líquido é menos denso que a água do mar, contendo pouco sódio, mas uma concentração muito alta de íons amônia. Sendo a amônia, o produto final do metabolismo protéico que se difunde ao líquido ácido da cavidade pericárdica.

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