Aký je rozdiel medzi hypertonickým, hypotonickým a izotonickým?

Keď rastlina vädne, spadne a stane sa z nej jemný neporiadok. K vädnutiu dochádza, keď voda opúšťa bunky rastliny a narúša jej vnútorný tlak. Toto je príklad jedného z troch typov tonicity. Roztok môže mať tri kategórie tonicity v porovnaní s iným roztokom: hypertonický, hypotonický a izotonický. Spolu s osmózou je tonicita neoddeliteľnou súčasťou správneho fungovania biologických systémov. Každý typ tonicity opisuje, ako dôjde k osmóze medzi rôznymi roztokmi.

Osmóza

Aby sme pochopili tonicitu, je dôležité najprv pochopiť osmózu. Čistý pohyb vody cez semipermeabilnú membránu z oblasti s nižšou koncentráciou rozpustenej látky do oblasti s vyššou koncentráciou rozpustenej látky je osmóza. Rozpustenou látkou môže byť akýkoľvek materiál alebo bunka, ktorú rozpúšťadlo rozpúšťa. Spolu tvoria riešenie. V ľudskom tele môžu byť rozpustenými látkami cukor, močovina, draslík alebo rôzne iné materiály. Osmóza je primárny prostriedok, ktorým voda vstupuje a vystupuje z buniek.

Ako a prečo vzniká osmóza

Pri štúdiu osmózy je jednoduchšie predstaviť si bunky ako nádobu s dvoma priehradkami plnými vody. Membrána rozdeľuje nádobu na polovicu a oddeľuje priehradky. Ak žiadna z priehradiek neobsahuje žiadne rozpustené látky, voda sa bude pohybovať cez membránu voľne a rovnomerne. Ak má však jedna nádoba vyššiu koncentráciu rozpustenej látky ako druhá, je menej pravdepodobné, že voda opustí oblasť s rozpustenými látkami. Väčšina vedcov podporuje, že dôvodom je to, že molekuly rozpustenej látky sa odrážajú od membrány a fyzicky pohybujú molekuly vody preč od membrány.

Tonicita

Schopnosť roztoku prinútiť vodu pohybovať sa do bunky alebo z nej prostredníctvom procesu osmózy je jeho tonicita. Osmotická koncentrácia bunky je celková koncentrácia každej rozpustenej látky v bunke. Osmotická koncentrácia bunky je mierou počtu osmolov rozpustenej látky na liter roztoku. Môže sa zobraziť ako osmol/L alebo Osm/L. Tri kategórie tonicity opisujú osmotickú koncentráciu bunky k osmotickej koncentrácii extracelulárnej tekutiny okolo nej.

Hypertonický

Ak má bunka nižšiu osmotickú koncentráciu ako tekutina okolo nej, tekutina je pre bunku hypertonická. Voda s väčšou pravdepodobnosťou opustí bunku a dostane sa do extracelulárnej tekutiny, pretože tekutina má vyššiu koncentráciu rozpustených látok. To by mierne ovplyvnilo koncentráciu na vonkajšej strane bunky, čím by sa viac rovnala koncentrácii vo vnútri bunky. Niektorí jedinci nazývajú hypertonické zmršťovanie buniek, pretože strata vody spôsobuje zmenšenie veľkosti bunky.

Príklady hypertonicity

Bez dostatočného množstva vody rastliny vädnú a strácajú svoju tuhosť. Toto je príklad hypertonicity. Voda sa dostala z vnútra rastlinnej bunky do tekutiny mimo nej. Bez toho, aby sa voda tlačila na bunkové steny, bunky a rastlina strácajú tlak turgoru. Ak rastlina dostane vodu, bude schopná znovu získať svoju tuhosť. U ľudí, ak červené krvinky vstúpia do roztoku, ktorý má vyššiu koncentráciu rozpustenej látky, strata vody spôsobí zlyhanie viacerých funkcií bunky.

Obchádzanie hypertonicity

Niektoré tvory a organizmy vyvinuli metódy na ochranu alebo kompenzáciu hypertonicity. Slaná voda je hypertonická pre ryby, ktoré v nej žijú. Z tohto dôvodu ryby prirodzene strácajú značné množstvo vody. K tomu dochádza, keď ryby vymieňajú plyny s morskou vodou. Na kompenzáciu straty vody ryby konzumujú veľké množstvo slanej vody. Potom vylučujú prebytočnú soľ. Toto je proces osmoregulácie.

Hypotonický

Ak má bunka vyššiu osmotickú koncentráciu ako tekutina okolo nej, tekutina je pre bunku hypotonická. To zase znamená, že voda s väčšou pravdepodobnosťou putuje z tekutiny do bunky. To môže spôsobiť, že bunka bude vyzerať nafúknutá alebo napnutá. Živočíšne bunky nemajú bunkové steny. Bez ochrannej bunkovej steny môže nadmerná difúzia vody do bunky spôsobiť prasknutie bunky. V rastlinách však bunková stena bunku chráni. To prispieva k turgorovému tlaku zariadenia a poskytuje väčšiu tuhosť.

Hyponatriémia

Jedným z možných účinkov hypotonicity v ľudskom tele je hyponatrémia alebo predávkovanie vodou. Keď človek vypije nadmerné množstvo vody, vonkajší soľný roztok sa zriedi. Aby sa dosiahli ekvivalentné osmotické koncentrácie, voda sa potom ponáhľa do krviniek. Symptómy hyponatrémie sú nevoľnosť, bolesti hlavy, zmätenosť a únava. Ak sa krvné bunky mozgu nafúknu a prasknú, hyponatriémia môže byť potenciálne smrteľná. Tento stav je bežnejší u dojčiat, pretože ich malé telá nedokážu zvládnuť vysoké hladiny vody.

Izotonický

Na rozdiel od ostatných dvoch foriem tonicity izotonicita opisuje bunku aj extracelulárnu tekutinu okolo nej tak, že majú rovnaké osmotické koncentrácie. Z tohto dôvodu sa voda môže voľne pohybovať medzi bunkou a tekutinou. Okrem toho sa bunka nezmršťuje ani nerozširuje, pretože koncentrácia zostáva medzi týmito dvoma oblasťami ekvivalentná. Rýchlosť difúzie vody je rovnaká v oboch smeroch, do bunky aj von z bunky.

Izotonicita v tele

Vo všeobecnosti sú izotonické podmienky ideálne pre bunky, ako sú červené krvinky. Hypertonické situácie spôsobujú, že bunky sa zmenšujú a strácajú schopnosť správne fungovať. Hypotonické situácie spôsobujú nafúknutie bunky a jej prasknutie. Pretože je pre červené krvinky neoddeliteľnou súčasťou zachovania ich funkcie, ľudské telo má množstvo homeostatických funkcií, ktoré udržujú ustálený stav vnútorných podmienok. Jednou z týchto podmienok je tonicita extracelulárnej tekutiny vo vzťahu k červeným krvinkám.