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浸透圧調節とは、生物の体液の浸透圧を能動的に調節し、浸透受容体によって感知して、生物の水分含有量の恒常性を維持することです。つまり、体液が希釈されすぎたり濃縮されすぎたりしないように、体液バランスと電解質（この場合は体液で表される溶液中の塩）の濃度を維持します。浸透圧は、浸透によって水が一方の溶液から他方の溶液へ移動する傾向の尺度です。[ 1 ]溶液の浸透圧が高いほど、より多くの水が溶液へ移動する傾向があります。純水を含む側から浸透によって水が拡散するのを防ぐために、選択透過性膜の高張側に圧力をかける必要があります。
浸透圧バランスには時間や日ごとの変動があるかもしれないが、動物は一般的に長期的には浸透圧的に安定した状態にある。水生および陸生環境に生息する生物は、体液中の溶質の濃度と水分量を適切に保つ必要がある。これには、皮膚や腎臓などの器官を介した排泄（代謝性窒素老廃物や、血液中に蓄積すると毒性を示すホルモンなどの物質を体外に排出すること）が含まれる。
浸透圧調節には大きく分けて2つのタイプがあり、浸透圧順応動物と浸透圧調節動物です。浸透圧順応動物は、能動的または受動的に体内の浸透圧を環境に合わせて調整します。ほとんどの海洋無脊椎動物は浸透圧順応動物ですが、そのイオン組成は海水とは異なる場合があります。厳密に浸透圧調節を行う動物では、環境の変化に直面しても体内の塩分と水分の量は比較的一定に保たれます。そのためには、長期間にわたって水分と塩分の摂取量と排出量が等しくなければなりません。
浸されている環境とは異なる内部浸透圧を維持する生物は、浸透圧調節生物と呼ばれています。浸透圧調節生物は、体内の浸透圧を厳密に調節し、一定の内部環境を維持します。動物界では浸透圧調節生物の方が一般的です。浸透圧調節生物は、環境中の塩分濃度に関わらず、塩分濃度を積極的に制御します。淡水魚はその一例です。淡水魚の鰓は、ミトコンドリアを豊富に含む細胞を用いて、環境から塩分を積極的に吸収します。水は魚の体内に拡散するため、魚は余分な水をすべて排出するために、非常に低張（希釈）の尿を排泄します。海水魚は、周囲の海水よりも内部浸透圧が低いため、水分を失い、塩分を取り込む傾向があります。海水魚は鰓から積極的に塩分を排出します。ほとんどの魚は狭塩性であり、これは塩水または淡水のどちらかに限定され、適応した塩分濃度とは異なる塩分濃度の水では生存できないことを意味します。しかし、一部の魚は幅広い塩分濃度範囲で効果的に浸透圧調節を行う能力を示し、このような能力を持つ魚は広塩性種として知られています（例：ヒラメ）。ヒラメは海水と淡水という2つの異なる環境に生息していることが観察されており、行動的および生理的な変化を取り入れることで両方の環境に適応することが本能的に備わっています。
サメなどの一部の海洋魚は、水分を保持するための効率的なメカニズム、すなわち浸透圧調節を採用しています。これらの魚は、血液中に比較的高い濃度の尿素を保持します。尿素は生体組織に損傷を与えるため、この問題に対処するために、一部の魚はトリメチルアミンオキシドを保持します。これは、尿素の細胞に対する不安定化作用を打ち消すのに役立ちます。サメは、溶質濃度がわずかに高い（つまり、海水の溶質濃度である1000 mOsm以上）ため、淡水魚のように水を飲みません。
高等植物には特定の浸透圧調節器官はありませんが、気孔は蒸散による水分損失の調節に重要であり、細胞レベルでは液胞が細胞質内の溶質濃度の調節に不可欠です。強風、低湿度、高温はすべて葉からの蒸散を増加させます。アブシジン酸は植物が水分を保持するのに役立つ重要なホルモンであり、気孔を閉じ、根の成長を刺激してより多くの水分を吸収できるようにします。
植物は動物と同様に水分の獲得に苦労するが、動物とは異なり、植物における水分の損失は、土壌から組織へ栄養分を移動させるための原動力を生み出す上で不可欠である。そのため、一部の植物は水分を節約する独自の方法を進化させてきた。
乾燥地植物は、砂漠などの乾燥した生息地で生き延びることができ、長期間の水不足にも耐えることができる植物です。サボテンなどの多肉植物は、大きな柔組織の液胞に水を蓄えます。他の植物は、針状の葉、陥没した気孔、マツのように厚くワックス状のクチクラなど、水分損失を減らすための葉の形態変化を持っています。砂丘に生えるハマムギは、内側に気孔を持つ巻き葉を持っています。
水生植物は水生環境に生育する植物で、浮遊性、沈水性、抽水性があり、恒久的な湿地ではなく季節的な湿地に生育します。これらの植物では、スイレンのように植物体全体から水分を吸収する場合もあれば、スゲのように根からのみ吸収する場合もあります。これらの植物は水不足による浸透圧調節上の大きな課題に直面することはありませんが、季節的な湿地に適応した種を除けば、乾燥に対する防御手段はほとんどありません。
塩生植物は、塩沼や砂漠盆地のアルカリ性土壌など、塩分濃度が高い土壌に生息する植物です。塩生植物は、塩分濃度が高く水ポテンシャル（浸透圧）が低い土壌から水分を吸収する必要があります。塩生植物は、根で塩を活性化することでこの状況に対処します。その結果、根の細胞は水ポテンシャルが低下し、浸透によって水分を取り込みます。余分な塩は細胞内に蓄えられるか、葉の塩腺から排出されます。このようにして分泌された塩は、一部の種では空気中の水蒸気を捕捉するのに役立ち、水蒸気は葉の細胞によって液体として吸収されます。したがって、これは空気から水分を得るもう一つの方法であり、例えば、アッケシソウやイネ科の植物などが挙げられます。
中生植物は温帯地域の土地に生息し、水分が豊富な土壌で生育する植物です。蒸散によって失われた水分を土壌から吸収することで容易に補うことができます。過剰な蒸散を防ぐため、クチクラと呼ばれる防水性の外皮を発達させています。
腎臓は、抗利尿ホルモン（ADH）、アルドステロン、アンジオテンシンIIなどのホルモンによって制御される、糸球体濾液から腎尿細管で再吸収される水分量を調節することで、ヒトの浸透圧調節において非常に大きな役割を果たしています。例えば、視床下部の浸透圧受容体によって水ポテンシャルの低下が感知され、下垂体からのADH放出が刺激されて、腎臓の集合管の壁の透過性が 高まります。そのため、水分が過剰に排泄されるのを防ぐために、腎臓内の体液から大量の水分が再吸収されます。[ 2 ]
鰭脚類や鯨類では、飲水は一般的な行動ではない。海洋哺乳類では、代謝水と食事からの水分によって水分バランスが維持されるが、偶発的な摂取や食事からの塩分は電解質の恒常性を維持するのに役立つ可能性がある。鰭脚類や鯨類の腎臓は、陸生哺乳類のクマ以外の動物とは異なり、葉状構造をしているが、この特定の適応は、濃縮能力を高めるものではない。他のほとんどの水生哺乳類とは異なり、マナティーは頻繁に淡水を飲み、ラッコは頻繁に海水を飲みます。[ 3 ]
硬骨魚類（進化した条鰭類）では、鰓、腎臓、消化管が主要な浸透圧調節器官として体液バランスの維持に関与している。特に鰓は、海産硬骨魚類においてイオン濃度を制御する主要な器官と考えられている。
珍しいことに、ウナギ科のナマズ類は鰓外に塩分を分泌する樹状器官を持っている。この樹状器官は、他の脊椎動物の塩分分泌器官との収斂進化の産物であると考えられる。この器官の役割は、塩分濃度の上昇に対するNKAおよびNKCC活性の高さによって発見された。しかし、ウナギ科の樹状器官は、より一般的な鰓を基盤としたイオン調節と比較して、極端な塩分濃度条件下では限定的な用途しかない可能性がある。[ 4 ]
アメーバは収縮胞を利用して、アンモニアなどの排泄物を細胞内液から拡散と能動輸送によって回収します。浸透圧によって水が細胞質に押し込まれると、収縮胞は表面に移動し、内容物を細胞外に排出します。
細菌は浸透圧ストレスに応答して、浸透圧の上昇によって活性が刺激される輸送体を介して電解質や小さな有機溶質を急速に蓄積します。細菌はまた、浸透圧調節物質の輸送体や浸透圧保護物質を合成する酵素をコードする遺伝子を活性化することもあります。[ 5 ]ポリンの発現を制御する EnvZ /OmpR二成分系は、モデル生物である大腸菌でよく特徴づけられています。[ 6 ]
アンモニアはタンパク質代謝の毒性副産物であり、一般的に生成後に毒性の低い物質に変換されて排泄されます。哺乳類はアンモニアを尿素に変換しますが、鳥類や爬虫類は尿酸を生成し、総排出腔を通して他の老廃物とともに排泄します。
4つのプロセスが発生する。