Решение: Осморегуляция у акул
Большинство акул обитает в морях, при этом концентрация солей в их клетках близка к аналогичным значениям у пресноводных костистых рыб. Ткани акул способны накапливать в больших количествах мочевину.
При этом у акул в заднюю кишку открывается ректальная железа, клетки эпителия которой содержат большое количество митохондрий.
Почему у акул накапливается в тканях мочевина, несмотря на то что для большинства организмов она является токсичным веществом? Как различается концентрация мочевины в тканях морских и пресноводных хрящевых рыб? Предположите, какую функцию выполняет ректальная железа. Ответы поясните.
| Образец | Осмотическое давление (мОсм) | Концентрация соли NaCl (мМ) | Концентрация мочевины (мМ) |
|---|---|---|---|
| Кровь морской акулы | 1096 | 296 | 504 |
| Мышцы морской акулы | 1189 | 18 | 905 |
| Секрет ректальной железы морской акулы | 1050 | 512 | 0 |
| Морская вода | 1100 | 550 | 0 |
Решение по шагам
6 шаговМорская вода имеет высокое осмотическое давление, главным образом из-за растворённых солей. Если бы осмотическое давление жидкостей тела акулы было значительно ниже, вода выходила бы из организма во внешнюю среду.
У акулы концентрация солей в тканях сравнительно невелика, однако осмотическое давление крови и мышц близко к осмотическому давлению морской воды. Это обеспечивается накоплением мочевины и других осмотически активных веществ.
У акул мочевина не оказывает такого токсического действия, как у большинства животных, поскольку она накапливается в значительной концентрации и физиологически используется для осморегуляции. Специальные приспособления организма позволяют переносить её высокое содержание.
В тканях морских хрящевых рыб концентрация мочевины выше, чем в тканях пресноводных хрящевых рыб. Морские виды сталкиваются с опасностью потери воды в гипертоническую морскую среду, поэтому им требуется больше мочевины для поддержания близкого к морской воде осмотического давления. В пресной воде такой необходимости меньше, и содержание мочевины ниже.
Содержание солей в секрете ректальной железы значительно выше, чем в крови и мышцах акулы, а мочевина отсутствует. Следовательно, железа выводит из организма избыток минеральных солей, прежде всего ионов натрия и хлора, в просвет задней кишки.
Большое количество митохондрий в клетках эпителия ректальной железы указывает на интенсивный расход энергии. Это характерно для активного транспорта ионов против градиента концентрации.
Мочевина накапливается в тканях морских акул как осмотически активное вещество: она повышает осмотическое давление жидкостей тела до значений, близких к осмотическому давлению морской воды, и тем самым уменьшает потерю воды. Поэтому у акул мочевина выполняет не только роль конечного продукта обмена, но и участвует в осморегуляции; организм акул приспособлен к её высокой концентрации. В тканях морских хрящевых рыб мочевины больше, чем у пресноводных хрящевых рыб, поскольку в море необходимо компенсировать высокую концентрацию солей внешней среды. Ректальная железа выводит избыток солей в заднюю кишку. Высокое содержание митохондрий в её клетках связано с затратами энергии на активный транспорт ионов.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указание, что мочевина у акул полностью обезвреживается и не влияет на осмотическое давление.
Утверждение, что в морских тканях хрящевых рыб мочевины меньше, чем в пресноводных.
Описание ректальной железы как органа выведения мочевины вместо выведения избытка солей.
Игнорирование роли митохондрий в обеспечении энергией активного транспорта ионов.