Hvad er forskellen mellem hypertonisk, hypotonisk og isotonisk?

Når en plante visner, falder den sammen og bliver til et blødt rod. Visnen opstår, når vand forlader plantens celler og forstyrrer dens indre tryk. Dette er et eksempel på en af ​​de tre typer tonicitet. En opløsning kan have tre kategorier af tonicitet i forhold til en anden løsning: hypertonisk, hypotonisk og isotonisk. Sammen med osmose er tonicitet en integreret del af biologiske systemer til at fungere korrekt. Hver type tonicitet beskriver, hvordan osmose vil opstå mellem forskellige løsninger.

Osmose

For at forstå tonicitet er det vigtigt først at forstå osmose. Nettobevægelsen af ​​vand over en semipermeabel membran fra et område med en lavere opløst stofkoncentration til et område med en højere opløst stofkoncentration er osmose. Et opløst stof kan være et hvilket som helst materiale eller celle, som et opløsningsmiddel opløser. Sammen danner de en løsning. I den menneskelige krop kan opløste stoffer være sukker, urinstof, kalium eller en række andre materialer. Osmose er det primære middel, hvorigennem vand kommer ind og ud af celler.

Hvordan og hvorfor osmose opstår

Når man studerer osmose, er det lettere at forestille sig cellerne som en krukke med to rum fulde af vand. En membran deler glasset i to og adskiller rummene. Hvis ingen af ​​rummene indeholder opløste stoffer, vil vandet bevæge sig frit og ligeligt gennem membranen. Men hvis den ene krukke har en højere koncentration af opløste stoffer end den anden, er der mindre sandsynlighed for, at vandet forlader området med de opløste stoffer. De fleste videnskabsmænd støtter, at årsagen til dette er, at de opløste molekyler hopper af membranen og fysisk flytter vandmolekylerne væk fra membranen.

Tonicitet

En opløsnings evne til at tvinge vand til at bevæge sig ind i eller ud af en celle gennem osmoseprocessen er dens tonicitet. En celles osmotiske koncentration er den samlede koncentration af hvert opløst stof i cellen. Den osmotiske koncentration af en celle er et mål for antallet af osmol opløst stof pr. liter opløsning. Dette kan se ud som osmol/L eller Osm/L. De tre kategorier af tonicitet beskriver den osmotiske koncentration af en celle til den osmotiske koncentration af den ekstracellulære væske omkring den.

Hypertonisk

Hvis en celle har en lavere osmotisk koncentration end væsken omkring den, er væsken hypertonisk for cellen. Vand er mere tilbøjelige til at forlade cellen og komme ind i den ekstracellulære væske, fordi væsken har en højere koncentration af opløste stoffer. Dette ville lidt påvirke koncentrationen på ydersiden af ​​cellen, hvilket gør den mere lig med koncentrationen i cellen. Nogle individer kalder hypertonicitet cellekrympning, fordi tabet af vand får cellen til at skrumpe i størrelse.

Eksempler på hypertonicitet

Uden tilstrækkeligt vand vil planterne visne og miste deres stivhed. Dette er et eksempel på hypertonicitet. Vand er rejst inde fra plantecellen til væsken uden for den. Uden at vandet presser mod cellevæggene, mister cellerne og planten turgortrykket. Hvis planten modtager vand, vil den kunne genvinde sin stivhed. Hos mennesker, hvis røde blodlegemer kommer ind i en opløsning, der har en højere koncentration af opløst stof, vil tabet af vand få en række af cellens funktioner til at svigte.

Omgå hypertonicitet

Nogle væsner og organismer har udviklet metoder til at beskytte mod eller kompensere for hypertonicitet. Saltvand er hypertonisk for de fisk, der lever i det. På grund af dette mister fisk naturligt en betydelig mængde vand. Dette sker, når fiskene udfører en gasudveksling med havvandet. For at kompensere for vandtabet indtager fisk store mængder af saltvandet. De udskiller så det overskydende salt. Dette er osmoreguleringsprocessen.

Hypotonisk

Hvis en celle har en højere osmotisk koncentration end væsken omkring den, er væsken hypotonisk for cellen. Til gengæld betyder det, at der er større sandsynlighed for, at vand bevæger sig fra væsken ind i cellen. Dette kan få cellen til at virke oppustet eller klumpet. Dyreceller har ikke cellevægge. Uden en beskyttende cellevæg kan overskydende diffusion af vand ind i cellen få cellen til at briste. Men hos planter beskytter cellevæggen cellen. Dette bidrager til anlæggets turgortryk og giver større stivhed.

Hyponatriæmi

En af de mulige virkninger af hypotonicitet i den menneskelige krop er hyponatriæmi eller vandoverdosis. Når en person drikker en overdreven mængde vand, bliver den ydre saltopløsning fortyndet. For at nå tilsvarende osmotiske koncentrationer, strømmer vandet derefter ind i blodcellerne. Symptomer på hyponatriæmi er kvalme, hovedpine, forvirring og træthed. Hvis hjernens blodceller bliver oppustede og brister, kan hyponatriæmi potentielt være dødelig. Denne tilstand er mere udbredt hos spædbørn, da deres små kroppe ikke kan håndtere høje niveauer af vand.

Isotonisk

I modsætning til de to andre former for tonicitet beskriver isotonicitet både cellen og den ekstracellulære væske omkring den som havende lige store osmotiske koncentrationer. På grund af dette kan vand bevæge sig frit mellem cellen og væsken. Derudover krymper eller udvider cellen ikke, fordi koncentrationen forbliver ækvivalent mellem de to områder. Hastigheden af ​​vanddiffusion er den samme i begge retninger, både ind og ud af cellen.

Isotonicitet i kroppen

Generelt er isotoniske forhold ideelle for celler såsom røde blodlegemer. Hypertoniske situationer får cellerne til at skrumpe og mister deres evne til at fungere korrekt. Hypotoniske situationer får cellen til at oppuste og briste. Fordi det er integreret for røde blodlegemer at opretholde deres funktion, har den menneskelige krop en række homøostatiske funktioner, der opretholder en stabil tilstand af indre tilstande. En af disse tilstande er toniciteten af ​​den ekstracellulære væske i forhold til de røde blodlegemer.