กลไกลการรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิต
การรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช
การคายน้ำจะทำให้พืชสูญเสียน้ำออกจากเซลล์ และเพื่อไม่ให้มีผลกระทบต่อกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์รากพืชจึงดูดน้ำขึ้นมาแทนตลอดเวลา ดั้งนั้นกลไกสำคัญในการรักษาดุลยภาพของน้ำในพืช คือการควบคุมสมดุลระหว่างการคายน้ำผ่านทางปากใบและการดูดน้ำของราก พืชจะสูญเสียน้ำออกทางปากใบได้มากส่วนพืชที่มีใบน้อยหรือไม่มีใบจะมีการสูญเสียน้ำออกทางปากใบน้อยกว่า การเปิด-ปิดของปากใบจึงเป็นกลไกสำคัญที่พืชใช้ในการควบคุมปริมาณน้ำภายในพืช พืชทั่วไปจะเปิดปากใบในเวลากลางวันและปิดปากใบในเวลากลางคืน แต่การเปิด-ปิดปากใบจะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ความเข้มของแสง อุณหภูมิ ความชื้น เป็นต้น การเปิด-ปิดปากใบ จึงเป็นวิธีการหนึ่งที่พืชใช้ในการรักษาสมดุลยภาพของน้ำเพื่อให้ปริมาณน้ำพืชอยู่ในระดับที่เหมาะสม
ภาพแสดงการเปิด-ปิดปากใบของพืช
การรักษาดุลภาพของน้ำและแร่ธาตุในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
พารามีเซียม เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่อาศัยอยู่ในน้ำจืด น้ำรอบๆ เซลล์จะออสโมซิสเข้าสู่ภายในเซลล์ เพราะสารละลายภายในเซลล์ของพารามีเซียม จัดเป็นสารละลายไฮเพอร์โทนิคต่อน้ำภายนอกเซลล์ พารามีเซียมมีกลไกในการรักษาสมดุลยภาพของน้ำภายในเซลล์โดยมีโครงสร้างภายในเซลล์ที่เรียกว่า คอนแทร็กไทล์ แวคิวโอล(contractile vacuole) ซึ่งมีรูปร่ายคล้ายรูปดาว ทำหน้าที่รวบรวมน้ำส่วนเกินและของเสียต่างๆภายในเซลล์ โยใช้ส่วนที่คล้ายแสกดาวเป็นช่องทางดึงน้ำในเซลล์เข้าสู่คอนแทร็กไทล์แวคิวโอลซึ่งหลังจากรับน้ำและของเสียจนเต็มก็จะปล่อยออกสู่ภายนอกเซลล์
ภาพพารามีเซียมแสดงคอนแทร็กไทล์แวคิวโอล
เซลล์ของสิ่งมีชีวิตนอกจากต้องรักษาปริมาณน้ำภายในเซลล์ให้เหมาะสมแล้ว ยังต้องรักษาปริมาณแร่ธาตุต่างๆ ให้เหมาะสมอีกด้วย เพราะแร่ธาตุเหล่านั้น มีความจำเป็นต่อกระบวนการต่างๆภายในเซลล์
การรักษาดุลยภาพของน้ำและแร่ธาตุในสัตว์ต่างๆ
ปลาเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลัง ที่มีไต 2 ข้าง ทำหน้าที่ขับถ่ายของเสียและน้ำออกจากร่างกาย
ปลาน้ำจืดจะมีสารละลายในเซลล์เป็นสารละลายไฮเพอร์โทนิค เมื่อเทียบกับน้ำภายนอกตัวปลา น้ำจึงออสโมซิสเข้าสู่ตัวปลาโดยผ่านทางเซลล์ที่บริเวณเหงือก ถึงแม้ปลาจะกินน้ำน้อยแต่เมื่อปลากินอาหาร น้ำก็จะตามเข้าทางปากด้วย แต่น้ำจะไม่ผ่านทางผิวหนังหรือเกร็ดของปลา จะเห็นได้ว่าปลาน้ำจืดจะรับน้ำเข้าสู่ตัวปลามากเกินไป ปลาจึงต้องมีกลไกการขับน้ำออก โดยไตมีหน้าที่ควบคุมปริมาณน้ำและเกลือแร่ให้เหมาะสม จึงเห็นได้ว่าปลาน้ำจืดต้องขับน้ำออกมามากและบ่อย แต่ปลาน้ำจืดก็ไม่ขาดแร่ธาตุ เพราะปลาได้รับแร่ธาตุส่วนหนึ่งมาจากอาหาร นอกจากนี้เหงือกของปลาน้ำจืดยังมีเซลล์พิเศษช่วยในการดูดซึมแร่ธาตุจำเป็นกลับสู่ตัวปลาอีกทางหนึ่งด้วย
ภาพแสดงการควบคุมสมดุลของน้ำและแร่ธาตุในปลาน้ำจืด
ส่วนปลาทะเลอยู่ในน้ำเค็มซึ่งมีปริมาณแร่ธาตุในน้ำสูง ดังนั้นสารละลายในเซลล์ตัวปลาจึงต้องจัดเป็นสารละลายไฮโพโทนิคเมื่อเทียบกับน้ำทะเล ทำให้น้ำในเซลล์ตัวปลาออสโมซิสออกสู่ภายนอก นอกจากนั้นปลาทะเลยังรับแร่ธาตุจากน้ำทะเลยเข้าสู่ตัวปลามากเกินไปอีกด้วย แร่ธาตุที่ละลายอยู่ในน้ำทะเลจะมาสามารถผ่านเข้าทางหนังและเกล็ดปลาได้ แต่ปลาทะเลยังได้รับแร่ธาตุพร้อมกับน้ำผ่านทางเหงือก ดังนั้นเหงือกของปลาทะเลจึงมีกลุ่มเซลล์ที่ขับแร่ธาตุส่วนเกินออกจากร่างกาย น้ำที่ปลากินเข้าไปจะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย ส่วนแร่ธาตที่รับเข้าไปมากจะเข้าสู่ระบบทางเดินอาหารและถูกกำจัดออกทางทวารหนัก
ภาพแสดงการควบคุมสมดุลของน้ำและแร่ธาตุในปลาน้ำเค็ม
สัตว์ทะเลอื่นๆ เช่น เต่าทะเล และนกทะเล ซึ่งกินอาหารขากทะเล ทำให้ปริมาณเกลือในร่างกายมากเกินความจำเป็น แต่สัตว์เหล่านี้มีอวัยวะพิเศษสำหรับขับเกลือที่มากเกินไปออกจากร่างกายในรูปน้ำเกลือเข้มข้น อวัยวะดังกล่าอยู่บริเวณหัว เช่น ต่อมนาซัล และรูจมูกของนกทะเล
ภาพแสดงต่อมนาซัลของนกทะเล
การรักษาสมดุลยภาพของน้ำและแร่ธาตุในร่างกายคน
ร่างกายของคนมีน้ำเป็นองค์ประกอบประมาณร้อยละ 65-70 น้ำที่อยู่ในร่างกายทั้งที่อยู่ในเซลล์และหล่อเลี้ยงอยู่นอกเซลล์ ทำหน้าที่ช่วยปรับอุณหภูมิของร่างกาย ช่วยลำเลียงแก๊สและสารอาหาร รวมทั้งของเสียที่ผ่านเข้าออกจากเซลล์ น้ำในร่างกายจะมีการหมุนเวียนเข้าและถ่ายเทออกจากร่างกายยู่ตลอดเวลา ดังนั้นเราควรดื่มน้ำให้พอเพียงอย่างน้อยวันละ 2.4 ลิตร เพื่อทดแทนน้ำที่สูญเสียไปในการขับถ่ายของเหลว การสูญเสียน้ำจะขึ้นกับอุณหภูมิและความชื้นในอากาศด้วย
ปริมาณน้ำเฉลี่ยที่รับเข้าและขับออกจากร่างกายผู้ใหญ่ใน 1 วัน
การรักษาดุลยภาพของกรด-เบส ในร่ายกายคน
กระบวนการต่างๆ ในร่างกายเราล้วนเป็นปฏิกิริยาเคมีซึ่งถูกควบคุมโดยเอนไซม์จำนวนมากมายหลายชนิดเอนไซม์แต่ละชนิดอาจทำงานได้ดีในสภาวะแวดล้อมแตกต่างกัน จะเห็นได้จากการอัตราการทำงานของเอนไซม์ ทริปซิน(trypsin) ซึ่งทำหน้าที่ย่อยสลายโปรตีนในกระเพาะอาหาร พบว่าระดับความเป็นกรด-เบส(pH) มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ชนิดนี้
กราฟแสดงอัตราการทำงานของเอนไซม์ทริปซินที่ pH ระดับต่างๆ
การรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิในร่างกาย
การทำงานของเอนไซม์ในร่างกาย ขึ้นกับสภาพความเป็นกรด-เบส นอกจากนี้ยังมีปัจจัยสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ นั่นก็คือ อุณหภูมิ
กราฟแสดงอัตราการทำงานของเอนไซม์อะไมเลสที่อุณหภูมิต่างๆ
อุณหภูมิในร่างกายของคนปกติที่ไม่ป่วยไข้จะอยู่ระหว่าง 35.85-37.70 องศาเซลเซียส แต่ถ้าอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่า 35 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่า 38 องศาเซลเซียส เป็นเวลานานจะทำให้ปฏิกิริยาเคมีในกระบวนการต่างๆ ในร่างกายคนไม่สามารถดำเนินไปได้ตามปกติและเกิดอันตรายได้ ร่างกายจึงมีกลไกในการปรับอุณหภูมิในร่างกายให้คงที่อยู่ในช่วงที่เหมาะสม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น