当我们在洗澡、游泳或者洗衣服后,手指经常会变得皱巴巴的。这是渗透压在起作用
什么是渗透压呢,让我们通过一个实验感受一下渗透压的威力。将同一种小熊软糖分别放入蒸馏水、自来水、盐水和可乐中浸泡一天,用勺子捞出来后能明显看到小熊软糖的变化,除了盐水中的小熊软糖,其他三只都肿胀了不止一倍。
同一块小熊软糖放入不同液体中一天后,仅有盐水中的小熊软糖保持原样

小熊软糖的外表,就相当于一层半透膜,它只允许水分子等溶剂通过,而不允许氯离子、钠离子、糖等溶质通过。蒸馏水、自来水和可乐中的溶质浓度低于小熊软糖,因此水分子就不断地进入软糖体内,直至形成一种动态平衡。

渗透压示意图:水分子从低浓度液体中向高浓度液体中转移。
我们体内的细胞,以及鱼体内的细胞也是如此。为什么有的鱼只能生活在淡水里,而不能生活在海水里呢?比如鲤鱼、青鱼、草鱼、鲫鱼等,只能生活在淡水环境中。而金枪鱼、黄鱼、鳕鱼、石斑鱼等海水鱼,只能生活在咸水环境中。还有一种鱼类,既能生活在海水中,也能生活在淡水中,花鲈就是这种鱼。它们都需要通过不同的渗透压调节机制来适应不同的环境条件。
渗透压是指溶液中溶质浓度的高低,而调节渗透压则是指生物体通过各种生理机制来维持体内的渗透压稳定。淡水鱼类的渗透压调节机制主要包括渗透调节和离子调节两个方面。
淡水和海水的含盐度相差极大,分别栖息于2种不同水域中的鱼类,其体液所含盐分浓度却并无显著差异,这就表明鱼类具有调节渗透压的机能。
淡水鱼类体液的盐分浓度一般高于外界环境,为一高渗溶液。按渗透原理,体外的淡水将不断地通过半渗性的鳃和口腔粘膜等渗入体内,但肾脏可借助众多肾小球的泌尿作用,及时排出浓度极低几乎等于清水的大量尿液,保持体内水分恒定。淡水鱼类在尿液的滤过分泌和排泄过程中,肾小管具有重吸收作用,将滤泌尿液中的盐分重新吸收回血液内。
海洋鱼类体液内的盐分浓度比海水略低,为一低渗性溶液。为维持体内、外的水分平衡,鱼类除了从食物内获取水分外,尚须吞饮海水,然而吞饮海水的结果又造成了盐分浓度在鱼体内的增高。为减少盐分的积聚,海鱼把吞下的海水先由肠壁连盐带水——并渗入血液中,再由鳃上的排盐细胞将多余的盐分排出而把水分截留下来,使体液维持正常的低浓度。海洋鱼类肾脏内的肾小体数量比淡水鱼类少得多,甚至完全消失,以此达到节缩泌尿量和水分消耗的目的。

青鳉鱼胚胎皮肤离子细胞通道
软骨鱼类用另一种方式调节渗透压以适应海水生活,它们的血液中因含有2%左右的尿素而浓度高于海水,不致产生失水过多现象。当血液内尿素含量偏高时,从鳃区进入的水分就多。进水量增多后稀释了血液的浓度,排尿量随之相应增加,因而尿素流失也多。当血液内尿素含量降低到一定程度时,进水就会自动减少,排尿量相应递减,于是尿素含量又开始逐渐升高。
花鲈既能生活在海水中,也能生活在淡水中,已经进化出了完善且复杂的渗透压调节机制,依靠鳃、肾、肠维持体内渗透平衡。鳃直接与外界水环境接触,对水中温度、盐度、碱度等环境因子的变化十分敏感,是鱼体进行气体交换、离子转运、氨氮代谢、渗透调控以及激素水平调节的关键组织器官。鳃之所以能实现如此多的功能, 与其特化形成的多种细胞类型是密不可分的。研究发现,鱼类鳃中包括多种不同的细胞类型,如:扁平细胞、柱状细胞、神经上皮细胞、祖细胞、中性粒细胞、树突状细胞、单核/巨噬细胞、粘液细胞、血细胞,离子细胞和辅佐细胞等。而其中的离子细胞含有大量的离子泵、离子通道或离子转运蛋白,是水盐代谢和渗透调节的核心位点。肾小球是鱼体进行渗透调节的主要作用元件,在淡水中,肾小球的滤过和产尿速率均较高。通过排泄较低浓度的尿液,来解决淡水鱼类从鳃中获得的过多水分,同时降低因尿液排出引起的离子流失,而在海水中则是依靠刚刚提到的离子细胞将多余的离子排出体外。此外,花鲈还可以通过吞咽大量海水来弥补体内水分的丢失,此过程的水吸收主要在胃肠道器官中完成。

鳃中的离子细胞模式图
简单而言,花鲈既具有淡水鱼的快速排出低浓度尿液的能力,又具有海水鱼的泌盐等调节机制,因此既可以在淡水中生存,又能在海水中生存。
山东利津海鲈科技小院
培养单位:中国海洋大学
联合培养单位:利津县双瀛水产苗种有限责任公司
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当我们在洗澡、游泳或者洗衣服后,手指经常会变得皱巴巴的。这是渗透压在起作用
什么是渗透压呢,让我们通过一个实验感受一下渗透压的威力。将同一种小熊软糖分别放入蒸馏水、自来水、盐水和可乐中浸泡一天,用勺子捞出来后能明显看到小熊软糖的变化,除了盐水中的小熊软糖,其他三只都肿胀了不止一倍。
同一块小熊软糖放入不同液体中一天后,仅有盐水中的小熊软糖保持原样

小熊软糖的外表,就相当于一层半透膜,它只允许水分子等溶剂通过,而不允许氯离子、钠离子、糖等溶质通过。蒸馏水、自来水和可乐中的溶质浓度低于小熊软糖,因此水分子就不断地进入软糖体内,直至形成一种动态平衡。

渗透压示意图:水分子从低浓度液体中向高浓度液体中转移。
我们体内的细胞,以及鱼体内的细胞也是如此。为什么有的鱼只能生活在淡水里,而不能生活在海水里呢?比如鲤鱼、青鱼、草鱼、鲫鱼等,只能生活在淡水环境中。而金枪鱼、黄鱼、鳕鱼、石斑鱼等海水鱼,只能生活在咸水环境中。还有一种鱼类,既能生活在海水中,也能生活在淡水中,花鲈就是这种鱼。它们都需要通过不同的渗透压调节机制来适应不同的环境条件。
渗透压是指溶液中溶质浓度的高低,而调节渗透压则是指生物体通过各种生理机制来维持体内的渗透压稳定。淡水鱼类的渗透压调节机制主要包括渗透调节和离子调节两个方面。
淡水和海水的含盐度相差极大,分别栖息于2种不同水域中的鱼类,其体液所含盐分浓度却并无显著差异,这就表明鱼类具有调节渗透压的机能。
淡水鱼类体液的盐分浓度一般高于外界环境,为一高渗溶液。按渗透原理,体外的淡水将不断地通过半渗性的鳃和口腔粘膜等渗入体内,但肾脏可借助众多肾小球的泌尿作用,及时排出浓度极低几乎等于清水的大量尿液,保持体内水分恒定。淡水鱼类在尿液的滤过分泌和排泄过程中,肾小管具有重吸收作用,将滤泌尿液中的盐分重新吸收回血液内。
海洋鱼类体液内的盐分浓度比海水略低,为一低渗性溶液。为维持体内、外的水分平衡,鱼类除了从食物内获取水分外,尚须吞饮海水,然而吞饮海水的结果又造成了盐分浓度在鱼体内的增高。为减少盐分的积聚,海鱼把吞下的海水先由肠壁连盐带水——并渗入血液中,再由鳃上的排盐细胞将多余的盐分排出而把水分截留下来,使体液维持正常的低浓度。海洋鱼类肾脏内的肾小体数量比淡水鱼类少得多,甚至完全消失,以此达到节缩泌尿量和水分消耗的目的。

青鳉鱼胚胎皮肤离子细胞通道
软骨鱼类用另一种方式调节渗透压以适应海水生活,它们的血液中因含有2%左右的尿素而浓度高于海水,不致产生失水过多现象。当血液内尿素含量偏高时,从鳃区进入的水分就多。进水量增多后稀释了血液的浓度,排尿量随之相应增加,因而尿素流失也多。当血液内尿素含量降低到一定程度时,进水就会自动减少,排尿量相应递减,于是尿素含量又开始逐渐升高。
花鲈既能生活在海水中,也能生活在淡水中,已经进化出了完善且复杂的渗透压调节机制,依靠鳃、肾、肠维持体内渗透平衡。鳃直接与外界水环境接触,对水中温度、盐度、碱度等环境因子的变化十分敏感,是鱼体进行气体交换、离子转运、氨氮代谢、渗透调控以及激素水平调节的关键组织器官。鳃之所以能实现如此多的功能, 与其特化形成的多种细胞类型是密不可分的。研究发现,鱼类鳃中包括多种不同的细胞类型,如:扁平细胞、柱状细胞、神经上皮细胞、祖细胞、中性粒细胞、树突状细胞、单核/巨噬细胞、粘液细胞、血细胞,离子细胞和辅佐细胞等。而其中的离子细胞含有大量的离子泵、离子通道或离子转运蛋白,是水盐代谢和渗透调节的核心位点。肾小球是鱼体进行渗透调节的主要作用元件,在淡水中,肾小球的滤过和产尿速率均较高。通过排泄较低浓度的尿液,来解决淡水鱼类从鳃中获得的过多水分,同时降低因尿液排出引起的离子流失,而在海水中则是依靠刚刚提到的离子细胞将多余的离子排出体外。此外,花鲈还可以通过吞咽大量海水来弥补体内水分的丢失,此过程的水吸收主要在胃肠道器官中完成。

鳃中的离子细胞模式图
简单而言,花鲈既具有淡水鱼的快速排出低浓度尿液的能力,又具有海水鱼的泌盐等调节机制,因此既可以在淡水中生存,又能在海水中生存。
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