Care este diferența dintre hipertonic, hipotonic și izotonic?

Când o plantă se ofilește, se prăbușește și devine o mizerie moale. Ofilirea are loc atunci când apa părăsește celulele plantei și perturbă presiunea internă a acesteia. Acesta este un exemplu de unul dintre cele trei tipuri de tonicitate. O soluție poate avea trei categorii de tonicitate față de o altă soluție: hipertonică, hipotonă și izotonă. Alături de osmoză, tonicitatea este esențială pentru ca sistemele biologice să funcționeze corect. Fiecare tip de tonicitate descrie modul în care va avea loc osmoza între diferite soluții.

Osmoză

Pentru a înțelege tonicitatea, este important să înțelegem mai întâi osmoza. Mișcarea netă a apei printr-o membrană semipermeabilă dintr-o zonă cu o concentrație mai mică de substanță dizolvată într-o zonă cu o concentrație mai mare de substanță dizolvată este osmoza. O substanță dizolvată poate fi orice material sau celulă pe care un solvent o dizolvă. Împreună formează o soluție. În corpul uman, substanțele dizolvate pot fi zahăr, uree, potasiu sau o varietate de alte materiale. Osmoza este mijlocul principal prin care apa intră și iese din celule.

Cum și de ce apare osmoza

Când studiezi osmoza, este mai ușor să vezi celulele ca pe un borcan cu două compartimente pline cu apă. O membrană desparte borcanul în jumătate și separă compartimentele. Dacă niciun compartiment nu conține substanțe dizolvate, apa se va deplasa prin membrană liber și în mod egal. Cu toate acestea, dacă un borcan are o concentrație mai mare de substanțe dizolvate decât celălalt, este mai puțin probabil ca apa să iasă din zona cu substanțele dizolvate. Majoritatea oamenilor de știință susțin că motivul pentru aceasta este că moleculele de substanță dizolvată ies de pe membrană și îndepărtează fizic moleculele de apă de membrană.

Tonicitatea

Capacitatea unei soluții de a forța apa să intre sau să iasă dintr-o celulă prin procesul de osmoză este tonicitatea acesteia. Concentrația osmotică a unei celule este concentrația totală a fiecărei substanțe dizolvate din celulă. Concentrația osmotică a unei celule este o măsură a numărului de osmoli de dizolvat per litru de soluție. Acesta poate apărea ca osmol/L sau Osm/L. Cele trei categorii de tonicitate descriu concentrația osmotică a unei celule la concentrația osmotică a fluidului extracelular din jurul acesteia.

hipertonic

Dacă o celulă are o concentrație osmotică mai mică decât fluidul din jurul ei, lichidul este hipertonic pentru celulă. Este mai probabil ca apa să iasă din celulă și să intre în lichidul extracelular, deoarece fluidul are o concentrație mai mare de substanțe dizolvate. Acest lucru ar afecta ușor concentrația din exteriorul celulei, făcând-o mai egală cu concentrația din interiorul celulei. Unii indivizi numesc hipertonicitate micșorarea celulelor, deoarece pierderea de apă face ca celula să se micșoreze în dimensiune.

Exemple de hipertonicitate

Fără apă adecvată, plantele se vor ofili și își vor pierde rigiditatea. Acesta este un exemplu de hipertonicitate. Apa a călătorit din interiorul celulei plantei către fluidul din exteriorul acesteia. Fără ca apa să apese pe pereții celulelor, celulele și planta își pierd presiunea turgenței. Dacă planta primește apă, își va putea recăpăta rigiditatea. La oameni, dacă celulele roșii din sânge intră într-o soluție care are o concentrație mai mare de substanțe dizolvate, pierderea de apă va duce la eșecul unui număr de funcții ale celulei.

Eludarea hipertonicității

Unele creaturi și organisme au dezvoltat metode pentru a proteja sau compensa hipertonicitatea. Apa sărată este hipertonică pentru peștii care trăiesc în ea. Din această cauză, peștii pierd în mod natural o cantitate semnificativă de apă. Acest lucru se întâmplă atunci când peștii efectuează un schimb de gaze cu apa mării. Pentru a compensa pierderea de apă, peștii consumă cantități mari de apă sărată. Apoi excretă excesul de sare. Acesta este procesul de osmoreglare.

Hipotonică

Dacă o celulă are o concentrație osmotică mai mare decât fluidul din jurul ei, lichidul este hipotonic pentru celulă. La rândul său, aceasta înseamnă că apa este mai probabil să călătorească din fluid în celulă. Acest lucru poate face ca celula să pară balonată sau turgentă. Celulele animale nu posedă pereți celulari. Fără un perete celular protector, difuzia în exces a apei în celulă poate provoca ruperea celulei. Cu toate acestea, la plante, peretele celular protejează celula. Aceasta contribuie la presiunea turgenței plantei și asigură o rigiditate mai mare.

Hiponatremia

Unul dintre posibilele efecte ale hipotonității în corpul uman este hiponatremia sau supradozajul cu apă. Când o persoană bea o cantitate excesivă de apă, soluția de sare exterioară devine diluată. Pentru a atinge concentrații osmotice echivalente, apa se repetă apoi în celulele sanguine. Simptomele hiponatremiei sunt greață, dureri de cap, confuzie și oboseală. Dacă celulele sanguine ale creierului devin umflate și se rup, hiponatremia ar putea fi fatală. Această afecțiune este mai răspândită la sugari, deoarece corpurile lor mici nu pot face față la niveluri ridicate de apă.

izotonic

Spre deosebire de celelalte două forme de tonicitate, izotonicitatea descrie atât celula, cât și lichidul extracelular din jurul ei ca având concentrații osmotice egale. Din acest motiv, apa se poate mișca liber între celulă și fluid. În plus, celula nu se micșorează sau nu se extinde deoarece concentrația rămâne echivalentă între cele două zone. Viteza de difuzie a apei este aceeași în ambele direcții, atât în ​​interiorul, cât și în afara celulei.

Izotonicitate în organism

În general, condițiile izotonice sunt ideale pentru celule precum celulele roșii din sânge. Situațiile hipertonice fac ca celulele să se micșoreze și să-și piardă capacitatea de a funcționa corect. Situațiile hipotonice fac ca celula să se baloneze și să se rupă. Deoarece este esențial pentru menținerea funcției celulelor roșii din sânge, corpul uman are o serie de funcții homeostatice care mențin o stare de echilibru a condițiilor interne. Una dintre aceste condiții este tonicitatea lichidului extracelular în raport cu celulele roșii din sânge.