A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Água e Regulação Osmótica. 1. Introdução 1.1. Importância da homeostase da composição química dos fluídos corporais. 1.2. Estratégias dos animais: diminuição.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Água e Regulação Osmótica. 1. Introdução 1.1. Importância da homeostase da composição química dos fluídos corporais. 1.2. Estratégias dos animais: diminuição."— Transcrição da apresentação:

1 Água e Regulação Osmótica

2 1. Introdução 1.1. Importância da homeostase da composição química dos fluídos corporais Estratégias dos animais: diminuição da permeabilidade (limitada). diminuição do gradiente de concentração entre os fluidos corporais e o ambiente.

3 02. Diferentes meios, diferentes problemas Ambiente marinho Ambiente dulcícola Ambiente terrestre

4 2.1. Ambiente Aquático. Água do mar (71% da superfície da Terra). Composição da água do mar (Potts & Parry, 1964). ÍonQuantidade por L água do mar Quantidade por Kg água do mar mmolg g Sódio470,210,813475,410,933 Magnésio53,571,30354,171,317 Cálcio10,230,41010,340,414 Potássio9,960,38910,070,394 Cloreto548,319,440554,419,658 Sulfato28,252,71328,562,744 Bicarbonato2,340,1432,370,145

5 2.2. Água doce (< 0,71% da superfície da Terra) Teor altamente variado de solutos (quantidade diminutas de sais ocorrem na água de chuva, oriundos do mar + adição de sais do solo). O conteúdo total de sal da água doce varia de 10mmol/L. Chuvas ácidas: SO 2 e NO 2, pH 4 (inibição do transporte ativo de Na + ).

6 ÍonÁgua mole de lago a Água de rio b Água dura de rio c Água salina d Mar morto e Na + 0,170,396, Mg ++ 0,150,210, Ca ++ 0,220,525, K+K+ -0,040, Cl - 0,030,2313, SO 4 - 0,090,211,40545,3 HCO 3 - 0,431,111,3933,7 a Lago Nipissing, Ontario. b Composição média dos rios da América do Norte. c Rio Tuscarawas, Ohio. d Água Ruim, Vale da Morte, Califórnia. e Mar Morto, Israel. Esta água contém 74 mmol/Kg H 2 O de Br -. Tabela 8.2. Composição típica de água mole, água dura e águas salinas interiores (mmol/Kg água)

7 2.3. Águas Estuarinas (<1% superfície da Terra) Na boca de um rio grande a água doce dilui o oceano por uma distância considerável. Nesta área a salinidade varia rapidamente com as marés, de água quase doce a água do mar quase não diluída (salinidade 0,05% a 30%).

8 Importância das águas estuarinas Forma uma barreira para a distribuição de muitos animais marinhos de um lado, de animais de água doce do outro; forma também uma transição interessante entre hábitats marinhos e dulcícolas.

9 2.4. Terminologia isosmótico osmoconformista osmorregulador hiperosmótico hiposmótico regulação iônica eurihalino estenohalino osmolaridade isotônico (volume celular) isosmótico (físico-química)

10 Ex.: uma solução isosmótica de uréia não é isotônica com a célula. A uréia penetra rapidamente nas hemáceas de tal maneira que a [uréia] dentro e fora se igualem. Os eletrólitos não saem da célula, que se comporta como estivesse em água destilada. Como há sais dentro e nenhum fora, a água flui para a célula, que incha e estoura.

11 2.5. Animais marinhos A maioria dos invertebrados marinhos possui osmolaridade igual a do meio. São, pois, isosmóticos. Teriam algum problema?

12 Em alguns animais as concentrações são similares às da água do mar. Em outras todavia há diferença. Ser isosmótico não significa ter a mesma composição do meio, o que requer extensa regulação.

13 NaMgCaKClSO 4 Proteína Água do mar478,354,510,510,1558,428,8- Água viva (Aurelia)47453,010,010,758015,80,7 Poliqueta (Aphrodite)47654,610, ,50,2 Ouriço-do-mar (Echinus)47453,510,610,155728,70,3 Mexilhão (Mytilus)47452,611,912,055328,91,6 Lula (Loligo)45655,410,622,25788,1150 Isótopo (Ligia)56620,234,913,36294,0- Caranguejo (Maia)48844,113,612,455414,5- Caranguejo de Praia (Carcinus) 53119,513,312,355716,560 Lagosta (Nephrosps)5419,311,97,855219,833 Feiticeira (Myxine)53718,05,99,15426,367 Tabela 8.3. Concentrações de íons comuns (mmoles/Kg água) na água do mar e nos fluidos corporais de alguns animais marinhos. (Potts & Parry, 1964).

14 Importância da Impermeabilidade + mecanismo para eliminar alguns íons enquanto mantêm outros em níveis maiores que o da água. Se a concentração no animal diferir pouco da concentração na água do mar, fica menos claro se a diferença é atribuível à regulação. As proteínas têm influência considerável sobre a distribuição dos íons através da membrana semipermeável (Efeito Donnan). Regulação Iônica/ Efeito Donnan

15 Assim, uma diferença em concentração no fluido vs meio não significa necessariamente que haja regulação iônica. COMO SABER? Diálise do fluido corporal contra água do mar. No equilíbrio a [íons] dentro do saco diferirá de alguma maneira da [íons] do lado de fora devido ao efeito Donnan das proteínas.

16 A [íons] dentro do saco serve como linha de base, e a [íons] encontrada no animal é expressa como % da linha de base uma diferença apreciável entre o valor observado e a [íons] encontrada passivamente pela diálise deve ser resultado da regulação ativa do íon em particular.

17 Pachygrapus marmoratus tem de 3 a 4 cm, é bem ativo e vive em profundidades de 0 a 2 m possui baixas concentrações de magnésio nos fluidos corporais

18 Sepia officinalis Tem de 20 a 21 cm Se movimenta rapidamente e nada muito bem Porém, possui alta concentração de magnésio nos fluidos corporais

19 AnimalNaMgCaKClSO 4 Celenterados Aurelia aurita Equinodermos Marthasterias glacialis Tunicados Salpa maxima Anelídeos Arenicola marina Sipunculídeos Phascolosoma vulgaris Crustáceos Maia squinado Dromia vulgaris Carcinus maenas Pachygrapsus marmoratus* Nephrops norvegicus Tabela 8.4 Regulação em alguns invertebrados marinhos. Concentrações no plasma ou fluido celômico [% da concentração nos fluidos corporais dializados contra água do mar] (Robertson 1957).

20 Moluscos AnimalNaMgCaKClSO 4 Pecten maximus Neptunea antiqua Sepia officinalis * Este caranguejo é o único listado que é hiposmótico em relação à água do mar (concentração iônica 86% daquela da água do mar). Neptunea antiquaPecten maximus Tabela 8.4- Continuada

21 Regulação do volume celular Maioria dos animais - o volume celular, após um distúrbio inicial, retorna a seu volume original, que permanece relativamente constante. Estratégias de animais em estresse de salinidade (vertebrados e invertebrados): aumento ou redução da [aminoácidos] intracelular para manter a isotonicidade da célula. Como aumentar a [ ]? Como diminuir a [aminoácidos]?

22

23 Por que a regulação IC é baseada em compostos orgânicos (gly, ser, β-ala, e outros aa) quando o aumento nas concentrações do sangue é causado principalmente por íons inorgânicos? Problemas com Na e K – efeito perturbador sobre a ação de enzimas metabólicas.

24 Alguns aa, como a lys e a arg, possuem efeito perturbador também. Nas fibras musculares de cracas, cerca de 70% da concentração osmótica é feita de aminoácidos, com gly constituindo mais da metade [Clark & Hinke, 1981]. Lys Arg Cracas

25 O que acontece quando transferimos animais marinhos para águas mais diluídas (80%)? A maioria sobrevive, se comportando quer como osmoconformista (ex.: estrela do mar e ostras), quer como osmorregulador (permanecerão hiperosmóticos) Animais de água doce e estuarina Animal Meio hipo XXXXXXXX XXXX Perda de sal Ganho de água

26 Qual comportamento será mais vantajoso a longo prazo? O osmorregulador pode resistir melhor às flutuações no ambiente.

27 EstratégiasTransporte ativo: Como demonstrar? Depletar o animal dulcícola de seus íons colocando-o em água destilada. Colocar de volta na água doce recupera sua concentração sangüínea (embora a água doce seja 100x mais diluída que o sangue = 5 mOsm/L). Perda de sal Ganho de água H 2 O destilada 500mOsm450mOsm

28 Transporte Ativo Quais os órgãos envolvidos no TA? Nem sempre são conhecidos: Brânquias dos crustáceos Papilas anais de larvas de alguns insetos Superfície corporal de alguns animais (?).

29 2.7 Animais em habitats salinos: Hiporregulação O camarão Palaemonetes e o Leader diferem de muitos animais quanto ao comportamento osmótico. Em água do mar são HIPOTÔNICOS e isso deve requerer regulação ativa (incomum em invertebrados). Palaemonetes

30 Pertencem a um grupo que originalmente habitavam água doce e invadiram secundariamente o mar, mantendo níveis de concentração mais baixa do que a do mar.

31 Onde mais a hiporregulação pode ser importante? Em águas salinas mais concentradas do que a água do mar. Ex.: microcamarão eurihalino Artemia, encontrada em lagos salgados e em poças marinhas que sofreram evaporação (0,35 a 30%). Em água do mar diluída Artemia é hipertônica e se comporta como um organismo de água estuarina. Artemia

32 Em concentrações mais elevadas, é um excelente hiporregulador (regulação ativa): engole o meio PO do intestino fica maior que da hemolinfa a [Na + ] e [Cl - ] no intestino é menor que a da hemolinfa Na e Cl devem ser removidos por TA. Para eliminar esses íons do corpo, a excreção deve ocorrer em outro lugar (epitélio das brânquias).

33 Estratégias de mosquitos que sobrevivem em água doce e salina Em baixa salinidade as larvas de Aedes campestris são hiperosmóticas, mas em altas concentrações são hiposmóticas. O QUE FAZEM? aumentam a ingestão de água ganham mais íons o excesso é excretado com o auxílio dos túbulos de Malpighi e o reto. Aedes campestris as papilas anais são importantes apenas para a captação de íons em meios diluídos

34 2.8. Vertebrados aquáticos (peixes e anfíbios) Os representantes marinhos caem dentro de 2 grupos: 1) isosmóticos com o mar ou ligeiramente hiperosmóticos (feiticeira, elasmobrânquios, Latimeria e rã comedora de caranguejo). PROBLEMAS? 2) hiposmóticos (concentração 1/3 da do mar – lampréias e teleósteos). PROBLEMAS? Perda de água e ganho de sal.

35 Os problemas osmóticos e os meios de resolvê-los diferem drasticamente entre os vertebrados marinhos (Tabela 8.6). Os vertebrados dulcícolas possuem concentrações 1/4 a 1/3 da água do mar; são hiperosmóticos ao meio e em princípio similares aos invertebrados dulcícolas. PROBLEMAS? Perda de sal e ganho de água.

36 Estratégias dos vertebrados: Ciclóstomos: a)feiticeira (estritamente marinho) – único vertebrado hiperosmótico ao mar; b) Lampréias (marinha e dulcícola) – hipoosmótica. PROBLEMAS?

37 Elasmobrânquios: (raias e tubarões) – mantêm-se isosmóticos com o acúmulo de uréia (100x mamíferos) + TMAO. Intensa regulação iônica (Na), na excreção pela glândula retal e brânquias. Necessitam beber? Elasmobrânquios dulcícolas: uréia = 1/3 da uréia sanguínea dos marinhos. Ex.: Raia da Amazônia (Potamotrygon) (suporta 0,5 [mar]).

38 HabitatSolutoConc. Osmótica (mOsmo/L) NaKUréia a Água do mar~450100~1000 Ciclóstomos Feiticeira (Myxine) Lampréia (Petromyzo) Lampréia (Lampetra) Marinho Doce < Elasmobrânquios Raia (Raja) Peixe cão (Squalus) Raia dulcícola (Potamotrygon) Marinho Doce < Celacanto (Latimeria)Marinho Tabela 8.6. Concentrações dos principais solutos (mmoles/L) na água do mar e no plasma de alguns vertebrados aquáticos.

39 HabitatSolutoConc. Osmótica (mOsmo/L) NaKUréia a Teleósteos Peixe dourado (Carassius) Peixe sapo (Opsanus) Enguia (Anguila) Salmão (Salmo) Doce Marinho Doce Marinho Doce Marinho Anfíbios Rã (Rana) Rã comedora de caranguejo (Rana cancrivora) Doce Marinho ~ b a Quando nenhum valor for dado a uréia, a concentração é da ordem de 1 mmol/L e osmoticamente insiguinificante. b Valores para rãs mantidas em meio de cerca de 800 mOsmol/L ou 4/5 do valor normal do mar.

40 Quais as estratégias dos ciclóstomos: feiticeira (estritamente marinho e estenohalino) e lampreias (vivem no mar e na água doce)? Feiticeira R) – A feiticeira é o único vertebrado com fluidos corporais isosmóticos com a água do mar ou ligeiramente hiperosmóticos. Possui, no entanto, regulação iônica. Comporta-se osmoticamente como os invertebrados.

41 Já as lampreias, vivem no mar e na água doce, mesmo a lampreia marinha (Petromyzon marinus) é anadrômica e sobe ao rio para se reproduzir. Ambas possuem concentração de 1/4 a 1/3 da [mar]. Problemas? Mesmo dos Teleósteos. Petromyzon marinus (lampréia marinha)

42 Quais as estratégias dos tubarões e arraias? São quase sem exceção marinhos. Seus fluidos corporais no mar = 1/3 [mar], porém mantêm a força osmótica através do acúmulo de uréia (100x mais que no sangue dos mamíferos). Seres humanos = 14 a 36mg/dL uréia

43 Além da uréia,um composto osmoticamente importante no sangue dos elasmobrânquios é o TMAO (óxido de trimetilamida), que corrige o efeito desestabilizador da uréia sobre as enzimas. Outras aminas metiladas importantes TMAO Sarcosina Betaína

44 E os elasmobrânquios dulcícolas? Tubarão cabeça chata (Carcharhinus leucas): água doce e salgada Carcharhinus leucas Pode entrar no rio. possui uma glândula que evita perda de sal do corpo, podendo nadar em águas doces, subindo cabeceiras de rios, ação fatal a seus parentes Seus fluidos possuem menor concentração do que as formas estritamente marinhas; em particular, a uréia é reduzida para menos de 1/3 do valor encontrado nos tubarões marinhos..

45 Se encontra mais em mares tropicais. Um dos que mais atacam seres humanos. Os baixos níveis de soluto no sangue reduzem os problemas de regulação osmótica, pois o fluxo osmótico de água é diminuído e concentrações mais baixas de sal são mais fáceis de serem mantidas

46 A arraia do Amazonas Potamotrygon é permanentemente estabelecida na água doce. Possui [uréia] sangüínea similar àquela dos teleósteos dulcícolas. Assim, retenção de uréia não é um requerimento universal para elasmobrânquios.

47 Qual a estratégia do celacanto (grupo Crossopterygii)? A mesma dos elasmobrânquios: retenção de uréia

48 Quais os problemas dos peixes ósseos marinhos? Os peixes marinhos possuem [sal] maior que os peixes dulcícolas. Muitos toleram variação de salinidade e vivem entre o mar, as águas estuarinas e água doce. Os marinhos são hiposmóticos em relação ao mar. Problemas? Perda de água Ganho de sal

49 Soluções? Bebem água do mar ganham mais sal, eliminado por TA na superfície branquial. Os rins são especializados nos íons divalentes (Mg ++ e SO 4 - ).

50 O peixe Fundulus heteroclitus prontamente se adapta à água salgada e doce, e tem sido usado para estudar as mudanças na permeabilidade ao Na e Cl que ocorrem durante a adaptação a várias concentrações. VANTAGEM da baixa permeabilidade na água doce? Vantagem da alta permeabilidade no mar? O transporte de íons não ocorre pela superfície branquial, mas por células grandes, chamadas de células cloreto.

51 E os peixes ósseos dulcícolas? [sal] = 300 mOsm/L – hiperosmótico Problemas? Soluções? Urina abundante diluída + transporte ativ de íons via branquial. Pouco transporte ocorre via superfície corporal. A maioria dos peixes ósseos são estenohalinos. Lampréias, salmões e enguias podem ficar entre água doce e salgada, como parte de seus ciclos de vida normais. Tais mudanças de meio expõem o peixe a mudanças nas demandas de seus mecanismos

52 Enguia da água doce para o mar perda dágua 4% peso corpóreo em 10h se impedida de beber continua a perder água e morre de desidratação dentro de poucos dias se lhe for permitida ingestão de água some a perda de peso e um estado de equilíbrio é atingido em 1 ou 2 dias.

53 Enguia da água salgada para água doce o fluxo de água muda de direção, porém para atingir um equilíbrio dinâmico e compensar o ganho de sal, o TA de íons nas brânquias deve mudar de direção. Como???

54

55 Anfíbios dulcícolas - Similar aos peixes ósseos, sendo a pele no adulto o principal órgão de osmorregulação. - Na água, sofre influxo de água, que é então perdida como urina diluída. - Corrigem a perda de sal através de TA via pele. O que sabemos sobre as estratégias de regulação osmótica dos anfíbios?

56 Anfíbios marinhos Ligeiramente hiperosmóticos. Única espécie conhecida Rana cancrivora do sudeste asiático. Usa estratégia dos peixes ósseos marinhos, corrigir a perda osmótica de água através da pele e compensar a difusão para o corpo de sal através da pele. A outra estratégia é similar a dos elasmobrânquios marinhos : retêm uréia, fluidos em equilíbrio osmótico com o meio, assim eliminam o problema da perda de água. Acumulam grandes quantidades de uréia (480 mmol/L).

57 Rã-comedora-de- carangueijo Rana cancrivora Family Ranidae


Carregar ppt "Água e Regulação Osmótica. 1. Introdução 1.1. Importância da homeostase da composição química dos fluídos corporais. 1.2. Estratégias dos animais: diminuição."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google