Osmorregulação - continuação

Como ocorre a regulação da quantidade de água no meio interno?

Reposição do equilíbrio interno depois da ingestão de um líquido hipotónico relativamente ao meio interno. 

A quantidade de água reabsorvida e a concentração final da urina dependem da permeabilidade das paredes do tubo contornado distal e, sobretudo, do tubo colector.

Esta permeabilidade é controlada pela hormona antidiurética (ADH), que é produzida pelo hipotálamo e libertada pela hipófise.

Regulação da quantidade de água no meio interno pela hormona ADH

- Se ingerirmos reduzidas quantidades de água, o organismo desidrata e a concentração sanguínea de sais aumenta, estimulando o complexo hipotálamo-hipófise a sintetizar e posteriormente libertar ADH. Esta hormona é libertada na corrente sanguínea, atuando nos rins, onde provoca uma maior reabsorção da água pelos túbulos uriníferos. O volume de urina formado é reduzido e esta é muita concentrada;

- Se ingerirmos excessivas quantidades de água, obtemos o efeito contrário. A concentração sanguínea de sais diminui, o que provoca a inibição do complexo hipotálamo-hipófise, que provoca a diminuição da síntese e libertação da molécula de ADH. Os rins reduzem a reabsorção de água, formando-se uma urina mais abundante e com uma concentração de sais muito reduzida.

A osmorregulação assenta num mecanismo de feedback negativo (efeito contraria a causa) recorrendo a sinais químicos (hormonas).

Como ocorre a regulação da quantidade de água no meio interno?

Osmorregulação em vertebrados do ambiente aquático e do ambiente terrestre 

Como ocorrem os processos que conduzem à osmorregulação?

OSMORREGULAÇÃO EM MEIO AQUÁTICO

Para compensar a água perdida…:

- Ingerem grandes quantidade de água salgada;

- Excretam, por transporte ativo, o excesso de sais através de células especializadas nas brânquias;

- Retêm água reduzindo a filtração e a urina (glomérulos pequenos);

- A urina é concentrada (rica em sais) e em quantidade reduzida. 

Para compensar o ganho de água…:

- Não bebem muita água;

- Retiram sais do meio por transporte ativo ao nível das brânquias;

- Excretam grandes quantidades de urina (glomérulos grandes);

- A urina é diluída (pobre em sais) e em grande quantidade. 

OSMORREGULAÇÃO EM MEIO TERRESTRE

Para compensar as perdas de água por evaporação…:

- Sistema excretor com Tubos de Malpighi;

- Recolhem as substâncias da hemolinfa lançando-as no intestino e misturando-as com as fezes;

- As glândulas do recto ainda reabsorvem alguma água e sais necessários e o restante é excretado pelo ânus. 

Para compensar a perda de água por evaporação…:

- O elevado metabolismo devido ao gasto de energia no voo conduz a elevadas perdas de água que são compensadas com a produção de pouca urina e muito concentrada.

Nota: As aves e répteis marinhos ingerem água salgada com os alimentos porque o sistema excretor não é suficiente para manter o equilíbrio osmótico pelo que possuem glândulas nasais – Glândulas do sal – que excretam ativamente o excesso de sais.

OSMORREGULAÇÃO: principais mecanismos nos vertebrados

Hormonas Vegetais

As hormonas vegetais são substâncias orgânicas produzidas em células, tecidos ou órgãos vegetais e que funcionam como agentes reguladores,induzindo modificações, fisiológicas e/ou anatómicas, nos seus locais de acção. Estas são bastante eficazes em concentrações relativamente baixas.

Contrariamente às hormonas animais, as hormonas vegetais são, geralmente, sintetizadas por células não especializadas. Actuam sobre células alvo, que possuem receptores específicos,localizados em membranas ou no citoplasma.

Os efeitos das hormonas vegetais são variáveis, não têm uma resposta sempre idêntica,dependendo a sua acção de diversos fatores, quer intrínsecos à planta quer provenientes do meio ambiente.

As hormonas vegetais desempenham um papel importante no desenvolvimento da planta e algumas são mesmo fundamentais para a viabilidade destes organismos.

Têm sido produzidas   em laboratório várias hormonas vegetais, sendo aplicadas artificialmente nas culturas, de forma a obter efeitos desejados.

Osmorregulação - um exemplo de regulação hormonal

Osmorregulação é o conjunto de mecanismos pelos quais alguns animais têm a capacidade de manter a pressão osmótica constante independentemente da do meio externo, dentro de uma determinada faixa de variação. 

A maioria dos invertebrados marinhos possui fluidos corporais com a mesma pressão osmótica que a água do mar; são isosmóticos em relação ao meio em que vivem. Quando ocorre uma alteração na concentração do meio, um animal pode reagir de 2 maneiras:

 - a primeira é alterar a concentração osmótica dos fluidos corpóreos para adaptar-se ao meio, permanecendo, dessa forma, isosmótico em relação ao corpo osmótico – tal animal é considerado osmoconformante; 

- a segunda é manter ou regular a sua concentração osmótica apesar das alterações na concentração externa – tal animal é denominado osmorregulador.. 

Os animais de água doce possuem fluidos corporais que são osmoticamente mais concentrados que o meio; esses animais são hiperosmóticos. Se um animal apresenta uma concentração osmótica inferior ao meio é considerado hiposmótico. Em água do mar normal, à concentração máxima, são hipotónicos (isto é, seus fluidos corporais são osmoticamente mais diluídos que o meio), o que requer osmorregulação ativa.

Qualquer variação na concentração de água e de solutos no meio extracelular modificam a pressão osmótica e, consequentemente, o funcionamento das células.

Como reagem os seres vivos às variações de concentração do meio externo?

Como ocorrem os processos que conduzem à osmorregulação nos seres humanos?

O sistema excretor garante a manutenção do equilíbrio interno através da:

- eliminação de parte dos resíduos resultantes do metabolismo celular;

- regulação da quantidade de água e da concentração de sais existente no meio interno através da formação de urina.

Na estrutura do rim distinguem-se 3 regiões:

- Córtex renal (camada mais superficial, clara e granulosa);

- Medula renal (região mais interna, ligeiramente estriada, constituída pelas pirâmides de Malpighi);

- Bacinete (zona central, para onde convergem as pirâmides e de onde parte o uréter).

Os rins são protegidos por uma membrana fibrosa resistente e transparente – cápsula renal.

Os rins têm a função de filtrar o sangue, de modo a remover os resíduos azotados resultantes do metabolismo, bem como sais e substâncias tóxicas para o organismo.

NEFRÓNIO – unidade estrutural e funcional do rim

Cada nefrónio é constituído por um tubo urinífero e vasos sanguíneos associados. 

Cada tubo urinífero é constituído por:

- Cápsula de Bowman;

- Tubo contornado proximal;

- Ansa de Henle;

- Tubo contornado distal;

- Tubo coletor.

A parte vascular de um nefrónio engloba:

• Glomérulo de Malpighi ;

• Rede de capilares peritubulares .

A urina é formada por substâncias provenientes do plasma sanguíneo que passam para o tubo urinífero.

Processos envolvidos na formação da urina:

• FILTRAÇÃO 

Glomérulo de Malpighi -> Cápsula de Bowman -> Filtrado Glomerular (mistura de água, sais minerais, excreções azotadas, glicose, aminoácidos, vitaminas e outras substâncias que se encontram no plasma)

Nota: Esta filtração é seletiva, pois é condicionada pelo tamanho das partículas (as proteínas e outras macromoléculas não são filtradas).

• REABSORÇÃO

Tubos contornados -> Ansa de Henle

Nota: substâncias importantes para o metabolismo são reabsorvidas passando do tubo urinífero para os capilares sanguíneos.

• SECREÇÃO

Tubo contornado distal -> Tubo colector

Ocorre a secreção de algumas substâncias (amónia, ácido úrico, iões K+ e H+ e certos medicamentos) existentes no sangue dos capilares que rodeiam o tubo urinífero para o seu interior.

Termorregulaçao - exemplo de regulação nervosa

Termorregulação é um termo que, em biologia, se refere ao conjunto de sistemas de regulação da temperatura corporal de alguns seres vivos (mamíferos e aves, principalmente) . Esta regulação é exercida graças à coordenação entre a produção e libertação do calor interno do ser vivo.

A termorregulação é, deste modo, um mecanismo de homeostasia (manutenção das condições do meio interno dentro de limites compatíveis com a vida, independentemente das variações do meio externo), já que na presença de grandes oscilações térmicas externas, possibilita a manutenção da temperatura corporal dentro certos limites já definidos, mesmo quando a temperatura do ambiente é diferente.

Como respondem os animais às variações da temperatura do meio?

Os animais podem ser classificados de acordo com a forma como respondem às variações da temperatura do meio:

Classificação de acordo com a capacidade de regular a temperatura interna:

- Homeotérmicos: animais que mantêm a sua temperatura corporal   constante independentemente das alterações do meio exterior (ex: aves e mamíferos).

- Poiquilotérmicos: animais cuja temperatura corporal varia com as   alterações da temperatura do meio exterior ((ex: peixes, anfíbios e répteis).

Classificação de acordo com a fonte de calor que determina a temperatura interna:

Endotérmicos: dependem da produção ou eliminação metabólica de calor para manter as suas temperaturas corporais.

Ectotérmicos: utilizam as fontes de calor do ambiente para obter o calor necessário à manutenção das suas funções metabólicas.

Animais endotérmicos (mamíferos, aves e alguns peixes) recorrem a estratégias estruturais, fisiológicas e comportamentais para regular a sua temperatura

- Tipo de revestimento (pêlo e penas) 

- Camada espessa de gordura

- Extremidades curtas ou compridas

- Taxa metabólica

- Sudorese

- Vasodilatação ou vasoconstrição

- Hibernação ou migração

Animais exotérmicos (anfíbios, répteis e maioria dos insectos) recorrem a estratégias comportamentais para regular a sua temperatura

- Exposição ao Sol

- Refúgio em locais mais frescos

- Hibernação ou migração

Como varia a taxa metabólica dos mamíferos em função da temperatura do meio?

Os animais endotérmicos apresentam uma faixa de termoneutralidade – 27 a 32 ºC – em que a taxa metabólica se mantém constante;

Abaixo dos 27 ºC ou acima dos 32 ºC, a taxa metabólica aumenta no sentido de manter a temperatura corporal constante (produzindo calor ou perdendo calor, respectivamente);

No entanto, se a temperatura baixar ou subir demasiado, o calor produzido ou os mecanismos de perda de calor não conseguem compensar a perda ou o aumento de calor, respectivamente, logo a temperatura pode considerar-se um fator limitante, ou seja, condiciona a vida dos animais pois esta só é possível dentro de certos limites definidos.

Como é controlada a temperatura do corpo humano?

Os mecanismos de termorregulação no corpo humano são regulados pelo hipotálamo.

Em suma, a termorregulação é: 

- Um sistema superficial que detecta as alterações de temperatura do meio exterior – termorreceptores da pele – de natureza nervosa; 

- Um sistema de mensageiros da informação recolhida, constituído pelos nervos sensitivos ou aferentes; 

- Um centro regulador – o hipotálamo – que integra a informação recebida e ativa respostas;

- Um sistema de mensageiros, os nervos motores ou eferentes, que conduzem as respostas elaboradas pelo hipotálamo até aos órgãos efectores.

em que:

- Os órgãos efectores que, de acordo com as mensagens recebidas, desencadeiam ações que permitem corrigir os desvios provocados pelas alterações detectadas.

Se há aumento da temperatura corporal, há necessidade de reduzir o calor:

- Vasodilatação dos vasos sanguíneos perto da superfície, o que permite o aumento de fluxo de sangue e a perda de calor por  irradiação;

-  Sudorese: produção de suor pelas glândulas sudoríparas que, ao libertar-se, absorve calor da superfície e evapora-se;

- Diminuição da taxa metabólica: diminuição da atividade muscular e de todas as reações geradoras de calor são inibidas.

Se há diminuição da temperatura corporal, há necessidade de produzir o calor:

- Vasoconstrição dos vasos sanguíneos superficiais, diminuindo assim o fluxo de sangue, o que leva à retenção do calor no interior do corpo;

- Tremuras: contração dos músculos implica aumento da taxa metabólica gerando calor;

- Aumento do metabolismo: a estimulação da hipófise e da tiróide leva à produção de hormonas desta que aumentam o metabolismo;

- Ereção dos pêlos: o que cria à superfície da pele uma camada de ar isolante que impede a perda de calor para o exterior.

Trocas gasosas em seres multicelulares

Trocas gasosas 

Nas plantas:



  É nos estomas, que se encontram nas plantas, que são realizadas as trocas gasosas com o meio exterior.
As plantas perdem grandes quantidades de água através da transpiração, libertando essa água através de estomas que, são estruturas predominantemente localizadas na epiderme das folhas. 
  Um estoma, é constituído por duas células-guarda, que limitam uma abertura chamada de ostíolo, que está em contacto com uma câmara estomática, estando o conjunto rodeado pelas células-companhia.


Os estomas, abrindo ou fechando, podem controlar a quantidade de água perdida diariamente. O fecho e abertura dos estomas está relacionado com o estado de turgescência ou de plasmólise das células-guarda. Se as células-guarda estão túrgidas o estoma abre, se as células-guarda estão plasmolisada, o estoma fecha.


A abertura e o fecho dos estomas são afetados através:
- Sintese de açúcares- tornam a célula hipertónica favorecendo a entrada de água e a abertura do ostíolo.

-CO2, luz e temperatura- favorecem a síntese de açúcares; Luz- provoca a abertura dos estomas.

-Humidade do ar- quando há humidade elevada, não há transpiração. O estoma não abre. Quando o ar está seco, favorece a transpiração. 

-Disponibilidade de água no solo-  Stress hídrico leva à produção de uma hormona (ácido abcísico) que inibe o transporte activo de iões para as células-guarda.

Trocas gasosas no animais

  Devido à respiração celular, as células necessitam constantemente de mais O2 e de libertar CO2. Para isso é necessário ocorrer trocas gasosas.

  Essas trocas podem ser feitas através de 

   Difusão directa: troca directa entre as células e o meio (insectos e platelmintes).
   Difusão indirecta: troca entre as células e o fluido circulante (minhoca e vertebrados)
   As trocas gasosas que ocorrem ao nível das superfícies respiratórias designam-se hematoses. Para que se aumente a eficácia da hematose as superfícies respiratórios necessitam de estar húmidas para facilitar as trocas gasosas, visto que o gases (CO₂ e O₂) necessitam de estar dissolvidos. As superfícies respiratórias têm pouca espessura e  são muito vascularizadas.

Respiração e Fermentação

Respiração

A respiração divide-se em duas fases: a anaeróbia, que compreende a etapa da glicólise, que ocorre na ausência do oxigénio no citoplasma das células eucariótica e procariótica, e aeróbia que ocorre na presença do oxigénio. A fase aeróbia divide-se em duas etapas: o ciclo de Krebs que ocorre na matriz mitocondrial das células eucarióticas e no citoplasma das células procarióticas, e a cadeia respiratória que ocorre nas cristas mitocondriais e próximas à face interna da membrana plasmática, em eucariotos e procariotos, respectivamente.

Fermentação

FERMENTAÇÃO LÁTICA	FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Realizada por certas bactérias, protozoários, fungos e células do tecido muscular (durante intensa actividade física, há ausência de oxigénio, com isso as células realizam fermentação, e a liberação do ácido lático ocasiona a fadiga muscular) e hemácias.	Realizada por certas bactérias e leveduras.
Processo utilizado para produção de iogurte, conservas, entre outros.	Processo utilizado para produção de vinho, cerveja, pão (o fermento biológico contendo o fungo, acrescentado na massa, reage com o açúcar, produzindo CO2 que fica armazenado em cavidades dentro da massa), obtenção de álcool pela cana-de-açúcar, entre outros.
Piruvato é reduzido a lactato pela acção da enzima lactato-desidrogenase, utilizando íons de hidrogénio provenientes da reoxidação do NADH2 formados na glicólise.	Piruvato é convertido a acetaldeído através da acção piruvato descarboxilase, gerando CO2 e NADH e reoxidando o NADH, através da álcool desidrogenase, o acetaldeído é convertido em álcool etílico
Como não há oxigénio, o aceptor final de hidrogénio é o próprio piruvato.	Como não há oxigénio, o aceptor final de hidrogénio é o acetaldeído.