Organismen moeten lichaamsvloeistoffen op een constante temperatuur en pH houden en tegelijkertijd specifieke concentraties opgeloste stoffen behouden om levensfuncties te ondersteunen. Osmoregulatie is het proces dat de opgeloste stof en waterpeil in evenwicht houdt.
Osmose is een proces waarbij oplossingen met lagere ionenconcentraties of osmolariteiten naar oplossingen met hogere ionenconcentraties te gaan. Osmose treedt op als reactie op verschillen in de moleculaire concentraties van oplossingen die gescheiden zijn door een semipermeabel membraan.
Lichaamsvloeistoffen, die door zulke membranen worden gescheiden, bevatten water, niet-elektrolyten en elektrolyten – opgeloste stoffen die in water oplossen in ionen. Zowel elektrolyten als niet-elektrolyten beïnvloeden het osmotische evenwicht. De belangrijkste factor voor osmose is echter het aantal opgeloste stoffen, niet de grootte, waardoor de bijdrage van elektrolyten significanter wordt.
In tegenstelling tot water kunnen elektrolyten niet passief door membranen diffunderen, maar zijn afhankelijk van gefaciliteerde diffusie en actieve transport. Bij gefaciliteerde diffusie diffunderen moleculen door membranen met behulp van transporteiwitten op het membraan. Bij actief transport worden stoffen tegen hun concentratiegradiënt in via een membraan-eiwit (pomp) opgenomen in de cel, of afgestaan aan het milieu, waarbij energie wordt gebruikt.
Wanneer dieren voedsel binnenkrijgen, wordt materiaal dat niet kan worden gebruikt uit het lichaam uitgescheiden. Excretiesystemen in de natuur moeten een belans vinden tussen het besparen van energie en water.
Stikstof is een van de belangrijkste soorten afvalstoffen in het lichaam. Overtollige stikstof vormt ammoniak, dat giftig is en moet worden afgevoerd. Sommige dieren scheiden rechtstreeks ammoniak uit; anderen zetten het eerst om in ureum of urinezuur, die minder giftig zijn. Omzetting van ammoniak vereist meer energie dan directe uitscheiding, maar het bespaart meer water.
Het transportepitheel bemiddelt vaak osmoregulatie en uitscheiding. Deze gespecialiseerde cellen verplaatsen de opgeloste stoffen en worden gevonden in uitscheidingsorganen in het hele dierenrijk: van de buizen van Malpighi in insecten tot viskieuwen tot nieren in gewervelde organismen.
Het transportepitheel is meestal georganiseerd in buisvormige netwerken met grote oppervlakken en helpt bij zowel de waterbalans als de afvalverwijdering. Sommige zeevogels hebben bijvoorbeeld neusklieren die zout uit het bloed halen en uit de neusgaten afscheiden, waardoor ze zeewater kunnen consumeren.
