Kakšna je razlika med hipertonično, hipotonično in izotonično?

Ko rastlina ovene, zdrsne in postane mehka nered. Do venenja pride, ko voda zapusti celice rastline in moti njen notranji tlak. To je primer ene od treh vrst toničnosti. Raztopina ima lahko tri kategorije toničnosti glede na drugo raztopino: hipertonična, hipotonična in izotonična. Za pravilno delovanje bioloških sistemov je poleg osmoze tudi toničnost. Vsaka vrsta toničnosti opisuje, kako bo prišlo do osmoze med različnimi raztopinami.

Osmoza

Za razumevanje toničnosti je pomembno najprej razumeti osmozo. Neto gibanje vode skozi polprepustno membrano iz območja z nižjo koncentracijo topljenca v območje z višjo koncentracijo topljenca je osmoza. Raztopljena snov je lahko kateri koli material ali celica, ki jo topilo raztopi. Skupaj tvorita rešitev. V človeškem telesu so raztopine lahko sladkor, sečnina, kalij ali različne druge snovi. Osmoza je glavno sredstvo, s katerim voda vstopa in izstopa iz celic.

Kako in zakaj nastane osmoza

Ko preučujemo osmozo, si celice lažje predstavljamo kot kozarec z dvema predelkoma, polnim vode. Membrana razdeli kozarec na polovico in loči predelke. Če noben od predelkov ne vsebuje nobenih raztopin, se bo voda prosto in enakomerno premikala skozi membrano. Če pa ima en kozarec višjo koncentracijo topljenca kot drugi, je manj verjetno, da bo voda izstopila iz območja z topljenci. Večina znanstvenikov trdi, da je razlog za to ta, da se molekule topljenca odbijajo od membrane in fizično premikajo molekule vode stran od membrane.

Toničnost

Sposobnost raztopine, da v procesu osmoze prisili vodo, da se premakne v celico ali iz nje, je njena toničnost. Osmotska koncentracija celice je skupna koncentracija vsake topljene snovi v celici. Osmotska koncentracija celice je merilo števila osmolov topljenca na liter raztopine. To se lahko pojavi kot osmol/L ali Osm/L. Tri kategorije toničnosti opisujejo osmotsko koncentracijo celice do osmotske koncentracije zunajcelične tekočine okoli nje.

Hipertonični

Če ima celica nižjo osmotsko koncentracijo kot tekočina okoli nje, je tekočina za celico hipertonična. Večja je verjetnost, da bo voda izstopila iz celice in vstopila v zunajcelično tekočino, ker ima tekočina višjo koncentracijo topljencev. To bi nekoliko vplivalo na koncentracijo na zunanji strani celice, zaradi česar bi bila bolj enaka koncentraciji znotraj celice. Nekateri posamezniki imenujejo hipertonično krčenje celic, ker izguba vode povzroči, da se celica zmanjša.

Primeri hipertoničnosti

Brez zadostne količine vode bodo rastline ovenele in izgubile svojo togost. To je primer hipertoničnosti. Voda je potovala iz rastlinske celice v tekočino zunaj nje. Brez pritiska vode na celične stene celice in rastlina izgubijo turgorni tlak. Če rastlina prejme vodo, bo lahko ponovno pridobila svojo togost. Pri ljudeh, če rdeče krvne celice vstopijo v raztopino z višjo koncentracijo topljenca, bo izguba vode povzročila odpoved številnih funkcij celic.

Izogibanje hipertoničnosti

Nekatera bitja in organizmi so razvili metode za zaščito pred hipertoničnostjo ali njeno kompenzacijo. Slana voda je hipertonična za ribe, ki živijo v njej. Zaradi tega ribe naravno izgubijo znatno količino vode. To se zgodi, ko ribe izmenjujejo plin z morsko vodo. Da bi nadomestile izgubo vode, ribe zaužijejo velike količine slane vode. Nato izločijo odvečno sol. To je proces osmoregulacije.

Hipotonični

Če ima celica višjo osmotsko koncentracijo kot tekočina okoli nje, je tekočina za celico hipotonična. To pa pomeni, da je večja verjetnost, da voda potuje iz tekočine v celico. To lahko povzroči, da je celica videti napihnjena ali močna. Živalske celice nimajo celičnih sten. Brez zaščitne celične stene lahko prekomerna difuzija vode v celico povzroči, da celica poči. Vendar pa pri rastlinah celična stena ščiti celico. To prispeva k turgorskemu tlaku rastline in zagotavlja večjo togost.

hiponatremija

Eden od možnih učinkov hipotoničnosti v človeškem telesu je hiponatremija ali preveliko odmerjanje vode. Ko oseba popije prekomerno količino vode, se zunanja solna raztopina razredči. Da bi dosegli enakovredne osmotske koncentracije, voda nato hiti v krvne celice. Simptomi hiponatremije so slabost, glavoboli, zmedenost in utrujenost. Če se krvne celice v možganih napihnejo in počijo, je hiponatremija lahko usodna. To stanje je pogostejše pri dojenčkih, saj njihova majhna telesa ne prenesejo visoke ravni vode.

Izotonični

Za razliko od drugih dveh oblik toničnosti, izotoničnost opisuje tako celico kot zunajcelično tekočino okoli nje kot enake osmotske koncentracije. Zaradi tega se lahko voda prosto giblje med celico in tekočino. Poleg tega se celica ne skrči ali razširi, ker ostaja koncentracija med obema področjema enaka. Hitrost difuzije vode je enaka v obe smeri, tako v celico kot iz nje.

Izotoničnost v telesu

Na splošno so izotonični pogoji idealni za celice, kot so rdeče krvne celice. Hipertonične situacije povzročijo, da se celice skrčijo in izgubijo sposobnost pravilnega delovanja. Hipotonične situacije povzročijo, da se celica napihne in poči. Ker so rdeče krvne celice sestavni del ohranjanja svoje funkcije, ima človeško telo številne homeostatske funkcije, ki vzdržujejo stabilno stanje notranjih razmer. Eden od teh pogojev je toničnost zunajcelične tekočine glede na rdeče krvne celice.