परासरण नियंत्रण

ऑस्मोरग्यूलेशन किसी जीव के शरीर के तरल पदार्थों के परासरणी दबाव का सक्रिय विनियमन है, जीव की जल सामग्री के होमियोस्टैसिस(समस्थिति) को बनाए रखने के लिए ऑस्मोरसेप्टर्स द्वारा पता लगाया गया; अर्थात्, यह शरीर के तरल पदार्थों को बहुत पतला या केंद्रित होने से बचाने के लिए द्रव संतुलन और विद्युत अपघट्य (विलयन में लवण जो इस कारक में शरीर के तरल पदार्थ द्वारा दर्शाया जाता है) की सांद्रता को बनाए रखता है। परासरण दाब, परासरण द्वारा जल के एक विलयन (रसायन विज्ञान) से दूसरे विलयन में जाने की प्रवृत्ति का माप है। किसी घोल का परासरणी दबाव जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक जल उसमें जाने लगता है। शुद्ध जल वाले पक्ष से परासरण द्वारा जल के प्रसार को रोकने के लिए चुनिंदा पारगम्य जैविक झिल्ली के अतिपरासारी पक्ष पर दबाव डाला जाना चाहिए।

यद्यपि परासरणी संतुलन में प्रति घंटा और दैनिक भिन्नताएं हो सकती हैं, एक जानवर समान्यता लंबी अवधि में एक परासरणी स्थिर अवस्था में होता है। जलीय और स्थलीय वातावरण में जीवों को अपने शरीर के तरल पदार्थों में विलेय और जल की मात्रा की सही सांद्रता बनाए रखनी चाहिए; इसमें त्वचा और गुर्दे जैसे अंगों के माध्यम से उत्सर्जन (चयापचय नाइट्रोजन अपशिष्ट और हार्मोन जैसे अन्य पदार्थों से छुटकारा पाना जो रक्त में जमा होने पर विषाक्त हो जाएंगे) सम्मलित हैं।

नियामक और अनुरूपक

मीठे जल की मछली में जल और आयनों की गति

खारे जल की मछली में जल और आयनों की गति

ऑस्मोरग्यूलेशन के दो प्रमुख प्रकार ऑस्मोकोनफॉर्मर और ऑस्मोरग्युलेटर हैं। ओस्मोकोनफॉर्मर्स सक्रिय या निष्क्रिय रूप से अपने शरीर की परासरणीयता को अपने पर्यावरण से मिलाते हैं। अधिकांश समुद्री अकशेरूकीय ऑस्मोकोनफ़ॉर्मर हैं, यद्यपि उनकी आयनिक संरचना समुद्री जल से भिन्न हो सकती है। सख्ती से ऑस्मोरग्युलेटिंग जानवर में, पर्यावरणीय परिवर्तनों के बावजूद आंतरिक नमक और जल की मात्रा अपेक्षाकृत स्थिर रखी जाती है। इसके लिए आवश्यक है कि लंबे समय तक जल और नमक का सेवन और बहिर्वाह बराबर हो।

वे जीव जो जिस माध्यम में विसर्जित किए जाते हैं, उससे भिन्न आंतरिक परासारिता बनाए रखते हैं, उन्हें ऑस्मोरगुलेटर कहा जाता है। वे निरंतर आंतरिक स्थितियों को बनाए रखते हुए, अपने शरीर की परासरणीयता को कसकर नियंत्रित करते हैं। वे जानवरों के साम्राज्य में अधिक सामान्य हैं। वातावरण में नमक की सांद्रता के बावजूद ऑस्मोरगुलेटर सक्रिय रूप से नमक की सांद्रता को नियंत्रित करते हैं। इसका एक उदाहरण मीठे जल की मछली है। माइटोकॉन्ड्रिया-युक्त कोशिकाओं के उपयोग से गलफड़े पर्यावरण से नमक का सक्रिय परिवहन करते हैं। जल मछली में फैल जाएगा, इसलिए यह सभी अतिरिक्त जल को बाहर निकालने के लिए एक बहुत ही हाइपोटोनिसिटी (पतला) मूत्र का उत्सर्जन करता है। एक समुद्री मछली की आंतरिक परासरणी सांद्रता आसपास के समुद्री जल की तुलना में कम होती है, इसलिए यह जल खो देती है और नमक प्राप्त कर लेती है। यह सक्रिय रूप से गलफड़ों से नमक बाहर निकालता है। अधिकांश मछलियाँ स्टेनोहालिक होती हैं, जिसका अर्थ है कि वे या तो खारे या ताजे जल तक ही सीमित हैं और जिस जल में वे अनुकूलित हैं उससे भिन्न नमक सांद्रता वाले जल में जीवित नहीं रह सकती हैं। यद्यपि, कुछ मछलियाँ लवणता की एक विस्तृत श्रृंखला में प्रभावी रूप से ओस्मोरग्यूलेट करने की क्षमता दिखाती हैं; इस क्षमता वाली मछलियों को यूरीहैलाइन प्रजाति के रूप में जाना जाता है, जैसे, फ़्लॉन्डर । फ्लाउंडर को दो अलग-अलग वातावरणों में रहते हुए देखा गया है - खारे और मीठे जल - और यह व्यवहारिक और शारीरिक संशोधन लाकर दोनों के अनुकूल होने में अंतर्निहित है।

कुछ समुद्री मछलियों, जैसे शार्क, ने जल के संरक्षण के लिए एक अलग, कुशल तंत्र अर्थात ओस्मोरग्यूलेशन को अपनाया है। वे अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में यूरिया को अपने रक्त में बनाए रखते हैं। यूरिया जीवित ऊतकों को नुकसान पहुंचाता है, इसलिए इस समस्या से निपटने के लिए कुछ मछलियां ट्राइमिथाइलमाइन ऑक्साइड को बरकरार रखती हैं। यह यूरिया की विषाक्तता का बेहतर विलयन प्रदान करता है। शार्क, जिनकी विलेय सांद्रता थोड़ी अधिक होती है (अर्थात, 1000 mOsm से ऊपर जो समुद्री विलेय सांद्रता है), ताजे जल की मछली की तरह जल नहीं पीती हैं।

पौधों में

जबकि उच्च पौधों में कोई विशिष्ट ऑस्मोरगुलेटरी अंग नहीं होते हैं, रंध्र वाष्पीकरण-उत्सर्जन के माध्यम से जल के नुकसान को विनियमित करने में महत्वपूर्ण होते हैं और पादप कोशिका स्तर पर रसधानी कोशिका द्रव्य में विलेय की सांद्रता को विनियमित करने में महत्वपूर्ण होती है। तेज हवाएं, कम नमी और उच्च तापमान सभी पत्तियों से वाष्पोत्सर्जन को बढ़ाते हैं। पौधों को जल के संरक्षण में मदद करने के लिए एब्सिसिक अम्ल एक महत्वपूर्ण पौधा हार्मोन है - यह रंध्रों को बंद कर देता है और जड़ के विकास को उत्तेजित करता है ताकि अधिक जल अवशोषित किया जा सके।

पौधे जल प्राप्त करने की समस्याओं को जानवरों के साथ साझा करते हैं लेकिन, जानवरों के विपरीत, पौधों में जल की कमी पौधों के पोषण को मिट्टी से ऊतकों तक ले जाने के लिए एक प्रेरक शक्ति बनाने के लिए महत्वपूर्ण है। कुछ पौधों ने जल संरक्षण के तरीके विकसित किए हैं।

मरूद्भिद ऐसे पौधे हैं जो रेगिस्तान जैसे शुष्क आवासों में जीवित रह सकते हैं, और लंबे समय तक जल की कमी का सामना करने में सक्षम हैं। कैक्टि जैसे रसीले पौधे बड़े पैरेन्काइमा ऊतकों की रसधानियों में जल जमा करते हैं। अन्य पौधों में जल के नुकसान को कम करने के लिए पत्ती के संशोधन होते हैं, जैसे कि सुई के आकार की पत्तियां, धँसा हुआ रंध्र,चीड़ की तरह मोटी, मोमी क्यूटिकल्स(छल्ली)। रेत के टीले वाली मर्रम घास की भीतरी सतह पर रंध्रों के साथ लुढ़की हुई पत्तियां होती हैं।

हाइड्रोफाइट्स ऐसे पौधे हैं जो जलीय आवास में उगते हैं; वे तैरते हुए, जलमग्न, या उभरे हुए हो सकते हैं, और मौसमी (स्थायी के बजाय) आर्द्रभूमि में विकसित हो सकते हैं। इन पौधों में जल का अवशोषण पौधे की पूरी सतह के माध्यम से हो सकता है, उदाहरण के लिए, जल कुमुदिनी, या पूरी तरह से जड़ों के माध्यम से, जैसा कि सेज में होता है। इन पौधों को जल की कमी से बड़ी ऑस्मोरगुलेटरी चुनौतियों का सामना नहीं करना पड़ता है, लेकिन मौसमी आर्द्रभूमि के लिए अनुकूलित प्रजातियों के अलावा, सूखे के खिलाफ कुछ बचाव होते हैं।

हेलोफाइट्स उच्च नमक सांद्रता वाली मिट्टी में रहने वाले पौधे हैं, जैसे नमक दलदल या रेगिस्तानी घाटियों में क्षारीय मिट्टी। उन्हें ऐसी मिट्टी से जल अवशोषित करना पड़ता है जिसमें नमक की सघनता अधिक होती है और इसलिए जल की क्षमता कम होती है (उच्च परासरणी दबाव)। हेलोफाइट्स अपनी जड़ों में लवण को सक्रिय करके इस स्थिति का सामना करते हैं। परिणामस्वरूप, जड़ों की कोशिकाओं में जल की क्षमता कम हो जाती है जो परासरण द्वारा जल अंदर लाती है। अतिरिक्त नमक कोशिकाओं में जमा हो सकता है या पत्तियों पर नमक ग्रंथियों से उत्सर्जित हो सकता है। इस प्रकार कुछ प्रजातियों द्वारा स्रावित नमक उन्हें हवा से जल वाष्प को फंसाने में मदद करता है, जिसे पत्ती कोशिकाओं द्वारा तरल में अवशोषित किया जाता है। इसलिए, यह हवा से अतिरिक्त जल प्राप्त करने का एक और तरीका है, जैसे, कांच का पौधा(ग्लासवॉर्ट) और कॉर्ड-घास(नाल-घास)

मेसोफाइट्स समशीतोष्ण क्षेत्र की भूमि में रहने वाले पौधे हैं, जो अच्छी तरह से जल वाली मिट्टी में उगते हैं। वे मिट्टी से जल को अवशोषित करके वाष्पोत्सर्जन द्वारा नष्ट हुए जल की भरपाई आसानी से कर सकते हैं। अत्यधिक वाष्पोत्सर्जन को रोकने के लिए उन्होंने एक जलरोधक बाहरी आवरण विकसित किया है जिसे क्यूटिकल(छल्ली) कहा जाता है।

जानवरों में

मनुष्य

किडनी नलिकाओं में केशिकागुच्छीय फिल्ट्रेट से पुन: अवशोषित होने वाले जल की मात्रा को विनियमित करके किडनी मानव ऑस्मोरग्यूलेशन में बहुत बड़ी भूमिका निभाते हैं, जो एंटीडाययूरेटिक(मूत्रलरोधी) हार्मोन (ADH), एल्डोस्टीरोन और एंजियोटेंसिन जैसे हार्मोन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, हाइपोथेलेमस में ऑस्मोरसेप्टर्स द्वारा जल की क्षमता में कमी का पता लगाया जाता है, जो गुर्दे में एकत्रित नलिकाओं की दीवारों की झिल्ली पारगम्यता को बढ़ाने के लिए पीयूष ग्रंथि से ADH मुक्त कर के उत्तेजित करता है। इसलिए, बहुत अधिक जल को उत्सर्जन तंत्र बनने से रोकने के लिए जल का एक बड़ा हिस्सा गुर्दे में तरल पदार्थ से पुन: अवशोषित हो जाता है।

समुद्री स्तनधारी

पिनिपेड और सिटासियन में शराब पीना सामान्य व्यवहार नहीं है। समुद्री स्तनधारियों में चयापचय और आहार जल द्वारा जल संतुलन बनाए रखा जाता है, जबकि आकस्मिक अंतर्ग्रहण और आहार नमक विद्युत अपघट्य के समस्थिति को बनाए रखने में मदद कर सकते हैं। स्थलीय स्तनधारियों के बीच गैर-भालुओं के विपरीत, पिनिपेड और सिटासियन के गुर्दे संरचना में लोबदार होते हैं, लेकिन यह विशिष्ट अनुकूलन कोई अधिक ध्यान केंद्रित करने की क्षमता प्रदान नहीं करता है। अधिकांश अन्य जलीय स्तनधारियों के विपरीत, मैनेटेस प्रायः ताजा जल पीते हैं और समुद्री ऊदबिलाव प्रायः खारा जल पीते हैं।

टेलोस्ट्स

टेलोस्ट (उन्नत किरण-पंख वाली) मछलियों में, गलफड़े, किडनी और पाचन तंत्र मुख्य ऑस्मोरगुलेटरी अंगों के रूप में शरीर के द्रव पदार्थ के संतुलन को बनाए रखने में सम्मलित होते हैं। विशेष रूप से गलफड़ों को प्राथमिक अंग माना जाता है जिसके द्वारा समुद्री टेलोस्ट में आयनिक सांद्रता को नियंत्रित किया जाता है।

असामान्य रूप से, ईलटेल परिवार प्लोटोसिडे की कैटफ़िश में एक अतिरिक्त-शाखीय नमक-स्रावित वृक्ष के समान अंग होता है या डेंड्राइटिक अंग होता है। वृक्ष के समान अंग संभवतः अन्य कशेरुकी नमक-स्रावित अंगों के साथ अभिसरण विकास का एक उत्पाद है। बढ़ती लवणता के जवाब में इसकी उच्च NKA और NKCC गतिविधि से इस अंग की भूमिका का पता चला। यद्यपि, अधिक विशिष्ट गिल-आधारित आयनोरेग्यूलेशन की तुलना में, अत्यधिक लवणता की स्थिति में प्लॉटोसिडे डेन्ड्रिटिक(वृक्ष के समान) अंग सीमित उपयोग का हो सकता है।

प्रोटिस्ट में(प्रदर्शनकारियों में)

संकुचनशील रिक्तिकाओं के साथ प्रोटिस्ट पैरामीशियम ऑरेलिया।

अमीबा प्रसार और सक्रिय परिवहन द्वारा इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ से अमोनिया जैसे उत्सर्जन अपशिष्ट को इकट्ठा करने के लिए सिकुड़ा हुआ रिक्तिका का उपयोग करता है। जैसे ही परासरणी क्रिया पर्यावरण से जल को कोशिका द्रव्य में धकेलती है, रसधानी सतह पर चली जाती है और सामग्री को पर्यावरण में पंप कर देती है।

जीवाणु में

जीवाणु तेजी से विद्युत अपघट्य या छोटे कार्बनिक विलेय को परिवहन के माध्यम से जमा करके परासरणी तनाव पर प्रतिक्रिया करते हैं जिनकी गतिविधियां परासरण में वृद्धि से प्रेरित होती हैं। जीवाणु ऑस्मोलाइट्स और एंजाइमों के जीन एन्कोडिंग परिवहन को भी चालू कर सकते हैं जो ऑस्मोप्रोटेक्टेंट्स को संश्लेषित करते हैं। EnvZ/OmpR दो-घटक प्रणाली, जो पोरिन (प्रोटीन) की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करती है, मॉडल जीव ई. कोलाई में अच्छी तरह से चित्रित है।

कशेरुकीय उत्सर्जन तंत्र

नाइट्रोजन चयापचय के अपशिष्ट उत्पाद

अमोनिया प्रोटीन उपापचय का एक विषाक्त उप-उत्पाद है और सामान्य तौर पर उत्पादन और फिर उत्सर्जित होने के बाद कम विषाक्त पदार्थों में परिवर्तित हो जाता है; स्तनधारी अमोनिया को यूरिया में परिवर्तित करते हैं, जबकि पक्षी और सरीसृप अपने क्लोकास के माध्यम से अन्य अपशिष्टों के साथ उत्सर्जित होने के लिए यूरिक अम्ल बनाते हैं|

कशेरुकी जंतुओं में ऑस्मोरग्यूलेशन प्राप्त करना

चार प्रक्रियाएं घटित होती हैं:

• निस्पंदन - रक्त का द्रव भाग(प्लाज्मा) एक नेफ्रॉन (कशेरुकी गुर्दे की कार्यात्मक इकाई) संरचना से फ़िल्टर किया जाता है, जिसे केशिकागुच्छीय के रूप में जाना जाता है, बोमन कैप्सूल या केशिकागुच्छीय कैप्सूल (गुर्दे के प्रांतस्था में) में फ़िल्टर किया जाता है और समीपस्थ घुमावदार नलिका से नीचे गुर्दे के मज्जा भाग में एक "यू-टर्न" की ओर बहती है जिसे हेनले का लूप (नेफ्रॉन का लूप) कहा जाता है।
• पुन:अवशोषण - अधिकांश चिपचिपे केशिकागुच्छीय निस्पंद रक्त वाहिकाओं में वापस आ जाता है जो घुमावदार नलिकाओं को घेरे रहते हैं।
• स्राव - बचा हुआ द्रव मूत्र बन जाता है, जो एकत्रित नलिकाओं से होते हुए गुर्दे के मज्जा क्षेत्र तक जाता है।
• उत्सर्जन - मूत्र (स्तनधारियों में) मूत्राशय में जमा हो जाता है और मूत्रमार्ग के माध्यम से बाहर निकलता है; अन्य कशेरुकियों में, मूत्र शरीर छोड़ने से पहले क्लोअका में अन्य अपशिष्टों के साथ मिल जाता है (मेंढक का भी मूत्राशय होता है)।

यह भी देखें

• यूरीहैलाइन
• सहनशीलता
• ऑस्मोकोनफॉर्मर
• आसमाटिक सांद्रण
• लवण ग्रंथि
• स्टेनो हैलाइन
• ऊतकों का जलयोजन

संदर्भ

• E. Solomon, L. Berg, D. Martin, Biology 6th edition. Brooks/Cole Publishing. 2002