ÁGUA E REGULAÇÃO OSMÓTICA

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Marina Garcia – Fisiologia Animal 
ÁGUA E REGULAÇÃO OSMÓTICA – Cap 8
Os seres vivos podem ser descritos como uma solução aquosa envolta por uma membrana. 
· Funções da água nos organismos: Manter as moléculas do corpo intra e extracelulares em solução apropriada para que aconteça reações bioquímicas; transportar nutrientes e substâncias mediadoras; transportar catabólitos e estabilizar a temperatura do corpo. 
HOMEOSTASE é a capacidade do organismo se manter constante, para que suas funções e reações químicas essenciais não sejam influenciadas e permaneçam dentro dos limites aceitáveis à manutenção da vida. O PROBLEMA é que as concentrações adequadas do fluido corpóreo do animal é diferente do meio ambiente. Para resolver esse problema os animais reduzem a permeabilidade e reduz o gradiente de concentração entre os fluídos corpóreos e o meio. Mesmo uma permeabilidade muito reduzida não resolve TODOS os problemas, sempre haverá alguma perda por DIFUSÃO. Essas condições só podem ser mantidas se o organismo gerar um FLUXO CONTRÁRIO, que seja exatamente igual a perda por DIFUSÃO, esse contrafluxo necessita de energia. 
Os problemas para manutenção de concentração constantes de água e soluto variam e são completamente diferentes em água do mar, água doce e no ambiente terrestre. 
Ambiente Aquático
Mais de 2/3 da superfície terrestre é recoberta por água, maior parte oceânica (97,5%) e apenas 2,5% é de água doce. Os organismos que vivem nesse ambiente se distribuem por toda massa de água. 
Toda água contém substâncias dissolvidas – sais, gases, compostos orgânicos e poluentes. 
Á água salobra é importante fisiologicamente pois representa uma barreira para DISTRIBUIÇÃO de muitos animais marinhos e de água doce. Constitui ambiente de transição, cobre menos de 1% da superfície terrestre. 
Definições
· OSMOSE; passagem de água do meio menos concentrado para o mais menos concentrado, diluindo esse ambiente mais concentrado. Mecanismo que lida com a concentração salina. 
· ISOSMÓTICOS; possuem fluidos corpóreos com a MESMA pressão osmótica da água do mar – maioria dos invertebrados marinhos. 
· OSMOCONFORMADORES; alteração na concentração osmótica (interna) dos fluídos corpóreos para se adaptar ao meio, permanecem isosmótico em relação ao meio. Tem a mesma concentração osmótica do meio diluído após mudança de ambiente. 
· OSMOREGULADOR; mantém a pressão osmótica INTERNA independente da variação do meio – caranguejo marinho. Resistem a diluição, mais ou menos bem sucedidos e permanecem HIPEROSMÓTICOS. 
· HIPEROSMÓTICOS; pressão interna maior que a do meio – animais de água doce. “mais salgados”.
· HIPOSMÓTICOS; pressão interna menor que a do meio – peixe teleósteo marinho
As diferenças são geralmente reguladas por REGULAÇÃO IONICA, e parece ocorrer em certo grau em TODOS os seres vivos, tanto nos OSMOREGULADORES como nos OSMOCONFORMADORES. 
· EURIALINOS; toleram grandes variações na concentração salina da água. Animais que vivem em águas salobras se encaixam aqui. 
· ESTENOALINOS; tolerância limitada às variações na concentração salina. 
INVERTEBRADOS MARINHOS; maioria são OSMOCONFORMADORES e seus fluídos corpóreos apresentam concentração diferente da água do mar, não estão em equilíbrio e requer uma regulação. As diferenças só conseguem ser mantidas se a superfície do corpo, incluindo a membrana delgada das brânquias, for relativamente IMPERMEAVÉL ao íon em questão. É importante destacar que NENHUMA membrana é TOTALMENTE IMPERMEAVÉL, então algumas quantidades podem penetrar o meio e todos os ALIMENTOS contém algum soluto também. 
Os organismos então precisam de um mecanismo para eliminar alguns íons e manter outros em um nível mais alto que o na água. A eliminação regulada de solutos é a principal função dos órgãos excretores – RIM. Esse mecanismo é chamado de REGULAÇÃO ATIVA, elimina alguns íons e retém outros. 
ANIMAIS EM ÁGUA DOCE E SALOBRA; os animais marinhos que alcançam á água salobra podem ser OSMOCONFORMADORES ATIVOS ou PASSIVOS. Os animais de água doce são HIPEROSMOTICOS em relação ao meio. Um osmoconformador como a ostra consegue tolerar uma diluição considerável e até certo ponto, resiste aos efeitos da diluição periódica da água no estuário, pois mantém suas conchas fechadas. Entretanto a LONGO PRAZO, os reguladores ATIVOS conseguem resistir de modo mais satisfatório às flutuações do meio. Mesmo os bons reguladores apresentam limitações. O limite de diluição tolerado pelos animais varia conforme localização geográfica. 
VERTEBRADOS AQUÁTICOS; peixes e anfíbios. Divididos em dois grupos: aqueles cuja concentração osmótica é idêntica, ou ligeiramente acima da água do mar (não apresentam grandes problemas de balanço hídrico pois as concentrações interna/externa iguais não ocorre fluxo osmótico de água) e os que apresentam concentrações em torno de 1/3 da concentração da água do mar (hiposmóticos, vivem em constante perigo de perder água para um meio osmoticamente mais concentrado). Para solucionar esses problemas de concentração interna diferem enormemente entre os vertebrados marinhos. Os vertebrados de água doce possuem concentrações que são aproximadamente ¼ a 1/3 daquela da água do mar, são HIPEROSMÓTICOS em relação ao meio e similares aos invertebrados de água doce. 
· Ciclóstomos (Classe Agnata); animais em formato de enguia e são considerados os mais primitivos de todos vertebrados. Não possuem esqueleto ósseo, nadadeiras pareadas e mandíbula. 2 grupos: Lampreias e peixes-bruxa. As lampreias vivem tanto no mar quanto em água doce, são anódromas, ou seja, vem do mar para reproduzir em águas doces. Tem concentrações osmóticas de ¼ a 1/3 da concentração da água do mar. Os peixes-bruxa são os ÚNICOS vertebrados verdadeiros cujo fluídos corpóreos apresentam concentrações semelhante a água do mar, de fato, a concentração sanguínea normal de sódio desses animais excede ligeiramente a do meio, no entanto, os peixes-bruxas tem regulação iônica pronunciada, mas por serem ISOSMÓTICOS e terem altas concentrações de sais comportam- se como os invertebrados. 
· Elasmobrânquios marinhos; tubarões e raias, mantém a concentração salina em seus fluídos corpóreos ao redor de 1/3 do nível de concentração da água do mar, porém, conseguem manter seu equilíbrio osmótico graças a adição de grande quantidade de compostos orgânicos aos fluidos corpóreos, principalmente a ureia, de maneira que a concentração osmótica total do sangue se iguale ou exceda ligeiramente a da água do mar. A concentração de ureia é quase 100 vezes superior à dos mamíferos, nesses animais a ureia é um componente NORMAL de todos os fluídos corpóreos e os tecidos não funcionam normalmente sem essas altas concentrações. Mesmo solucionando o problema osmótico da vida no mar sendo ISOSMÓTICOS, são capazes ainda de INTENSA REGULAÇÃO IÔNICA. Concentração de outros sais é mantida pela metade, difundindo-se do MEIO para o ANIMAL. Pelo delgado epitélio branquial, além disso um pouco de sódio é ingerido pelo alimento. Os rins, glândula retal e brânquias regulam os principais íons como SÓDIO e CLORO. Não necessitam ingerir água. A água em excesso é filtrada pelos glomérulos renais e convertida em volume urinário, ISOSMÓTICO em relação ao liquido extracelular. O sistema de CONTRA CORRENTE RENAL assegura a manutenção interna das altas concentrações de ureia e a glândula retal e as brânquias secretam o excesso de NaCL que entra por difusão passiva. 
· Elasmobrânquios de água doce; baixa concentração de ureia e solutos no plasma, diminui o influxo da água osmótico para dentro do corpo dele e perde solutos pela urina. A água em excesso é excretada pelos rins, na forma de urina, bastante diluída. 
· Peixes teleósteos; os peixes teleósteos mantém suas concentrações osmóticas em torno de ¼ a 1/3 da concentração da água do mar. Os peixes marinhos e de água doce se encontram no mesmo intervalo de variação. Os peixes marinhos tendem a apresentar uma concentração sanguínea superior. Alguns peixes toleram AMPLA variação de salinidade e movem-se bem entreas águas salobras, doce e salgadas. Essas movimentações estão associadas ao ciclo de vida e essa mudança requer alterações nos processos de osmorregulação. TELEÓSTEOS MARINHOS; os peixes marinhos são HIPOSMÓTICOS e estão em risco constante de perder a água do corpo para a água do mar mais concentrada, devido a suas superfícies corpóreas serem pouco permeáveis à água. Para compensar essa perda osmótica eles INGEREM água do mar e embora essa ingestão recupere o conteúdo hídrico, grandes quantidades de sais são ingeridas e absorvidas no trato intestinal. A concentração salina no organismo aumenta e agora eles têm o desafio de ELIMINAR o excesso de sal. Os sais devem ser excretados em concentrações superiores à da água do mar ingerida. O rim não pode fazer essa função, tendo como responsável as BRÂNQUIAS. A secreção de sal através do epitélio branquial precisa ser de um TRANSPORTE ATIVO (concentração sanguínea menor para maior). A urina dos teleósteos é mais diluída que os fluídos corpóreos. Os rins exercem papel importante na excreção de magnésio e sulfato. Então os sais são eliminados pelas brânquias e pela urina. 
A célula de cloreto – pituitária ou hipófise- é especializada em sais e elimina o excesso de sal para fora. TELEÓSTEOS DE ÁGUA DOCE; são HIPEROSMÓTICOS, a concentração dos fluídos corpóreos é mais salgada que o meio, o meio tende a diluir e existe um ganho de água MUITO GRANDE. Eliminam o excesso de água doce pela urina, porém perde sal. A alimentação não é suficiente para suprir a falta do sal e então a célula de cloreto absorve o sal que existe na água e coloca dentro do corpo. 
· Anfíbios; semelhante aos peixes quanto a OSMOREGULAÇÃO. A pele serve como principal órgão de osmorregulação. Quando o animal está na água há um influxo osmótico de água, que é novamente excretada como urina, altamente diluída. Existe perde de solutos pela urina e pela pele e é equilibrada pela captação ativa de sal a partir do meio altamente diluído. As rãs de água salgada têm retenção da ureia pra manter o equilíbrio osmótico. 
 mecanismos de osmoregulação
· HIPEROSMÓTICOS: A água tende a fluir para o interior do animal, devido à sua maior concentração interna de solutos, os solutos tendem a ser perdidos, pois a concentração interna é superior e porque a água precisa ser excretada e carregados alguns solutos com ela. 
COMO UM ANIMAL CONSEGUE COMPENSAR A PERDA DE SOLUTOS? Transporte ativo pelas brânquias e superfícies corpóreas. Porém o transporte ativo exige um certo GASTO de energia, esse gasto é pequeno, cerca de 0,5% da taxa metabólica do animal. Alguns animais ainda reabsorvem soluto da urina. HOMEOSTASE. 
ambiente terrestre
A maior vantagem do ambiente terrestre é 	o fácil acesso ao oxigênio e a maior ameaça é a desidratação, esse risco é uma barreira pois muitos animais terrestres dependem de hábitats úmidos. Ocorre evaporação.
Evaporação, perda de calor.
ANIMAIS DE PELE ÚMIDA; procura ambientes mais úmidos para se viver. A partir de uma superfície úmida de um animal a evaporação é intensa e a taxa de perda d’água é determinada essencialmente pela transferência do vapor d’água para o ar circulante. No caso oposto (epiderme ressecada) a maior resistência à evaporação é a superfície em si, e qualquer alteração na permeabilidade da barreira influencia na taxa de evaporação. Ambos os casos podem ser descritos com um SISTEMA LIMITADO PELO VAPOR, no qual a resistência a evaporação encontra-se no transporte de água no ar, e um SISTEMA LIMITADO PELA MEMBRANA, no qual a membrana é a principal barreira à evaporação da água. 
MINHOCAS; pele muito permeável, permitindo entrada e saída de umidade. Tem sistemas que regulam para não perder muita água, HIPERTÔNICA, cava túneis no solo onde o ar é saturado de água e permanece em contato com partículas do solo recobertas por água. 
RÃS E OUTROS ANFÍBIOS; pele muito permeável, permite suscetível evaporação, vive próximo a água e em ambientes úmidos, ajudando não perder tanta água para o meio. Existe exceções, como a rã do deserto, vivem em tocas e entra em estados de estivação, sai desse estado quando tem uma determinada umidade ou a noite, armazenam 30% do peso em urina diluída. 
CARACÓIS; hábitos noturnos, corpo altamente permeável, perde e absorve água. Quando estão no sol entram na concha, fechada pelo opérculo para ele não perder água na evaporação/desidratação. Concha impermeável.
ARTRÓPODES; animais terrestres mais bem adaptados, caracterizados por um exoesqueleto rígido e articulado. Insetos e crustáceos. Os insetos têm o maior número de espécies. São em sua maioria terrestres, muito bem adaptados a vida na terra e à respiração aérea. 
CRUSTÁCEOS; maioria aquática, existe algumas espécies terrestres que vivem em ambientes úmidos. Alimentam-se de vegetais com ALTO teor de água. Os terrestres são excelentes OSMOREGULADORES e dependendo das condições e da necessidade conseguem executar de forma eficaz a HIPOREGULAÇÃO, tem capacidade de captar água a partir da areia ou substrato úmido. Os de hábitos terrestres são encontrados submersos em tocas, bem longe da exposição do ar, e se movimentam a noite, quando a umidade é relativamente maior. 
INSETOS E ARACNIDEOS; maior permeabilidade da epiderme devido ao recobrimento de uma fina camada de cera. Aridez, condições desérticas e falta de água livre parecem não constituir uma barreira a esses animais. 
Os insetos adultos consistem em mais de 2/3 de água, precisam então de uma capacidade muito boa para reter água e reduzir perdas. 
A manutenção do BALANÇO HÍDIRCO deve ocorrer quando há escassez ou excesso de água, regulada por mecanismos fisiológicos. Qualquer organismo tolera uma variação em seu conteúdo hídrico, e alguns são mais tolerantes.
Como medir a quantidade de água no corpo de um animal? O conteúdo de água no corpo de um animal pode ser medido por secagem do animal (morte) e perda de peso ou por marcadores químicos (não destrutivo). O hábito de expressar conteúdo hídrico por porcentagem pode ser enganoso, o ideal é usar unidades absolutas (mg).
COMPONENTES DO BALANÇO HÍDRICO
PERDA D’AGUA
EVAPORAÇÃO; a evaporação ocorre tanto aos órgãos respiratórios como junto a superfície geral do corpo, mas com frequência, é difícil determinar essas duas variáveis separadamente. O revestimento dos pulmões dos vertebrados está sempre umedecido e o ar respiratório saturado de vapor d’agua, fazendo com que a perda d’agua do trato respiratório seja considerável. Entretanto o trato respiratório dos insetos consiste em tubos revestidos de quitina e somente os ramos mais delgados são relativamente permeáveis a água, porém a perca d’agua no sistema respiratório é muito importante. A superfície corporal deles é recoberta por uma epiderme rígida e seca e não é impermeável a água, com várias camadas, a camada de cera é responsável por diminuir a permeabilidade.	
FEZES E URINA; elimina fezes e urina pelos anus, a urina é formada por túbulos de malpighi, se abrindo na porção posterior do intestino. A urina e as fezes passam pelo reto e a água é reabsorvida.
ARMAZENAGEM DE ESCRETA; se os produtos da excreção ao invés de serem eliminados na urina forem retidos no organismo, não haverá gasto de água pra excretá-los. Como o ácido úrico é um composto ALTAMENTE INSOLUVÉL, sua retenção no corpo é na realidade uma solução para o problema da excreção, e a deposição do ácido úrico em várias partes do corpo dos insetos parece ser normal. Alguns insetos armazenam acido úrico na gordura do corpo, outros, na epiderme. Este depositado na epiderme nunca mais é mobilizado. 
Transporte ativo de água 
Um inseto que vive num meio muito seco retira água do conteúdo fecal até que as bolinhas fiquem extremamente ressecadas. Essa retirada de água tem aparência de transporte ativo, pois a água é transferida de uma ALTA concentração osmótica no reto para uma MENOR no sangue. A água do reto passa para o sangue (hiposmóticos). 
ganho de água
INGESTÃO; é a forma mais evidente de captação de água livre, que se encontra disponível para todos os insetos de água doce epara aqueles que se acham sob circunstâncias como orvalho ou chuva. Porém para maioria dos insetos a água livre disponível encontra-se apenas intermitentemente e a intervalos regulares e, muitos vivem em habitats secos, onde não há água livre disponível necessitando achar outro local. 
SUPERFÍCIE CORPÓREA; Nos insetos aquáticos, a captação de água através da superfície do corpo é idêntica à de outros animais de água doce: a maior concentração osmótica dos solutos nos fluidos corpóreos causa um influxo osmótico de água, o problema para eles é ELIMINAR o excesso de água. Nos insetos terrestres, entretanto, a situação é diferente, porque muitas vezes há escassez de água, sendo capazes de absorver vapor d’agua diretamente do ar atmosférico. Mas nem só a água é limitante aos insetos terrestres e algumas vezes a ingestão de grandes quantidades está relacionada à obtenção de substâncias ausentes na dieta (na).
VERTEBRADOS TERRESTRES
Répteis; crocodilos, serpentes, lagartos e tartarugas, possuem pulmão, respiram ar e são descendentes da linhagem terrestre. A sua pele é SECA e ESCAMOSA, sendo considerada IMPERMEÁVEL a água. A evaporação cutânea de um réptil em locais secos é uma fração comparada ao aquático e mesmo assim a evaporação é uma grandeza inferior à dos animais de pele úmida. A contribuição dada pela pele para a evaporação total SEMPRE EXCEDE e evaporação respiratória. 
A pele continua sendo em relação a perda de água mais importante que o trato respiratório. 
· GANHO DE ÁGUA: Ingestão + Alimento + Oxidação
· PERDA DE ÁGUA: EVAPORAÇÃO = Pele + Respiração
· Relação entre a evaporação e o habitat: URINA = Ácido úrico
Aves e Mamíferos; utilizam a água para se manterem resfriados em ambientes quentes. O aumento na EVAPORAÇÃO resfria o animal. A via mais importante para perda de água é a evaporação e ocorre principalmente no trato respiratório. 
· Evaporação a partir do trato respiratório; a quantidade de evaporação a partir do trato respiratório depende do volume de ar trazido para os pulmões (o volume ventilatório) e do fato de que o ar expirado está saturado de vapor d'água. A quantidade de água presente no ar inalado determina a quantidade adicional de água necessária para a saturação de ar. Os mamíferos absorvem cerca de 5% do ar alveolar. Esta troca de calor e consequentemente de vapor d`água ocorre em todos os animais, mas é mais completa em vias nasais estreitas.
Vertebrados marinhos que respiram ar; possuem pulmões e evitam o problema osmótico do contato íntimo da água do mar sobre uma superfície branquial. Dispõe da água do mar apenas para beber e grande parte dos seus alimentos tem teor elevado de sal. Quando ingeridos apresentam o mesmo problema osmótico que a ingestão de água do mar, para isso os sais devem ser eliminados em um menor volume de água que o ingerido. O produto deve ser excretado através do metabolismo proteico, ureia em mamíferos e ácido úrico em aves e repteis. 
Répteis marinhos; a excreção do excesso de sal, com o qual o rim dos répteis não consegue lidar é realizada por glândulas na cabeça, chamadas GLANDULAS ESCRETORAS DE SAL, produzem fluido altamente concentrado que contém SÓDIO e CLORO e em concentrações MAIORES que a água do mar. Essas glândulas não funcionam continuamente como os rins, secretam apenas de forma intermitente, em resposta a carga salina que aumenta a concentração de sais no plasma. No lagarto marinho essa glândula descarrega sua secreção na porção anterior da cavidade nasal e de uma saliência evita que ela escorra pra trás e seja deglutinada. Uma expiração súbita expele o fluido através das narinas. As tartarugas possuem uma glândula excretora de sal na órbita de cada olho, quando submetida a uma carga salina elevada derrama lágrimas salgadas. As serpentes marinhas, possuem glândulas de sal que desembocam na cavidade oral, onde o fluido é expelido. 
Aves marinhas; todas as aves marinhas possuem glândulas de sal nasais pareadas que, por meio de um ducto, encontram-se em conexão com a cavidade nasal. Encontradas também em aves terrestres. Quando se alimentam de muito sal ou recebem substância muito salina as glândulas aumentam de tamanho. Estão geralmente inativas e começam a secretar somente em resposta a uma carga osmótica. Caso contrário permanecem INATIVAS, e a esse respeito se diferem os rins, que produzem continuamente urina. Contém principalmente sódio e cloro. As glândulas de sal têm capacidade de excretar sal. 
Mamíferos marinhos; consomem grandes quantidades de sais pelos alimentos e para eliminar esse sal, o RIM é capaz de produzir urina mais concentrada que a água do mar, não precisando da glândula de sal. Em seres humanos a água do mar causa desidratação. Os mamíferos ainda AMAMENTAM a prole e é necessária uma grande quantidade de água para produzir leite, então para reduzir a perca de água produzem um leite MAIS concentrado em lipídeos e proteína e fornecem nutrientes rapidamente para os filhotes consequentemente REDUZINDO a perca de água.