Jaký je rozdíl mezi hypertonickým, hypotonickým a izotonickým?

Když rostlina vadne, klesá a stává se měkkým nepořádkem. K vadnutí dochází, když voda opouští buňky rostliny a narušuje její vnitřní tlak. Toto je příklad jednoho ze tří typů tonicity. Roztok může mít tři kategorie tonicity vzhledem k jinému roztoku: hypertonický, hypotonický a izotonický. Spolu s osmózou je tonicita nedílnou součástí pro správné fungování biologických systémů. Každý typ tonicity popisuje, jak dojde k osmóze mezi různými roztoky.

Osmóza

Abychom pochopili tonicitu, je důležité nejprve porozumět osmóze. Čistý pohyb vody přes semipermeabilní membránu z oblasti s nižší koncentrací rozpuštěné látky do oblasti s vyšší koncentrací rozpuštěné látky je osmóza. Solutem může být jakýkoli materiál nebo buňka, kterou rozpouštědlo rozpouští. Společně tvoří řešení. V lidském těle mohou být rozpuštěnými látkami cukr, močovina, draslík nebo řada dalších materiálů. Osmóza je primární prostředek, kterým voda vstupuje a vystupuje z buněk.

Jak a proč dochází k osmóze

Při studiu osmózy je snazší si představit buňky jako nádobu se dvěma přihrádkami plnými vody. Membrána rozděluje nádobu na polovinu a odděluje přihrádky. Pokud ani jeden oddíl neobsahuje žádné rozpuštěné látky, bude voda procházet membránou volně a rovnoměrně. Pokud však jedna nádoba má vyšší koncentraci rozpuštěné látky než druhá, je méně pravděpodobné, že voda opustí oblast s rozpuštěnými látkami. Většina vědců podporuje, že důvodem je to, že molekuly rozpuštěné látky se odrážejí od membrány a fyzicky pohybují molekuly vody pryč od membrány.

Tonicita

Schopnost roztoku přinutit vodu, aby se pohybovala do nebo z buňky prostřednictvím procesu osmózy, je jeho tonicita. Osmotická koncentrace buňky je celková koncentrace všech rozpuštěných látek v buňce. Osmotická koncentrace buňky je mírou počtu osmolů rozpuštěné látky na litr roztoku. Může se objevit jako osmol/L nebo Osm/L. Tři kategorie tonicity popisují osmotickou koncentraci buňky k osmotické koncentraci extracelulární tekutiny kolem ní.

Hypertonický

Pokud má buňka nižší osmotickou koncentraci než tekutina kolem ní, je tekutina pro buňku hypertonická. Voda pravděpodobněji opustí buňku a dostane se do extracelulární tekutiny, protože tekutina má vyšší koncentraci rozpuštěných látek. To by mírně ovlivnilo koncentraci na vnější straně buňky, takže by se více rovnala koncentraci uvnitř buňky. Někteří jedinci nazývají hypertonicitu smršťování buněk, protože ztráta vody způsobuje zmenšení velikosti buňky.

Příklady hypertonie

Bez dostatečného množství vody rostliny vadnou a ztrácejí tuhost. Toto je příklad hypertonie. Voda putovala z rostlinné buňky do tekutiny mimo ni. Bez toho, aby se voda tlačila na buněčné stěny, buňky a rostlina ztrácejí tlak turgoru. Pokud rostlina přijme vodu, bude schopna znovu získat svou tuhost. U lidí, pokud červené krvinky vstoupí do roztoku, který má vyšší koncentraci rozpuštěné látky, ztráta vody způsobí selhání řady funkcí buňky.

Obcházení hypertonie

Někteří tvorové a organismy vyvinuli metody ochrany před hypertonem nebo jeho kompenzaci. Slaná voda je hypertonická pro ryby, které v ní žijí. Ryby kvůli tomu přirozeně ztrácejí značné množství vody. K tomu dochází, když ryby provádějí výměnu plynu s mořskou vodou. Aby se kompenzovaly ztráty vody, ryby konzumují velké množství slané vody. Přebytečnou sůl pak vylučují. Jedná se o proces osmoregulace.

Hypotonický

Pokud má buňka vyšší osmotickou koncentraci než tekutina kolem ní, je tekutina pro buňku hypotonická. To zase znamená, že voda s větší pravděpodobností putuje z tekutiny do buňky. To může způsobit, že se buňka bude zdát nafouklá nebo nafouknutá. Živočišné buňky nemají buněčné stěny. Bez ochranné buněčné stěny může nadměrná difúze vody do buňky způsobit prasknutí buňky. U rostlin však buněčná stěna buňku chrání. To přispívá k turgorovému tlaku zařízení a zajišťuje větší tuhost.

Hyponatrémie

Jedním z možných účinků hypotonie v lidském těle je hyponatrémie nebo předávkování vodou. Když člověk vypije nadměrné množství vody, vnější solný roztok se zředí. Aby bylo dosaženo ekvivalentních osmotických koncentrací, voda se poté vrhne do krevních buněk. Příznaky hyponatremie jsou nevolnost, bolesti hlavy, zmatenost a únava. Pokud se krevní buňky v mozku nafouknou a prasknou, hyponatrémie může být potenciálně smrtelná. Tento stav je častější u kojenců, protože jejich malá těla nezvládají vysoké hladiny vody.

Izotonický

Na rozdíl od ostatních dvou forem tonicity izotonicita popisuje buňku i extracelulární tekutinu kolem ní tak, že mají stejné osmotické koncentrace. Z tohoto důvodu se voda může volně pohybovat mezi buňkou a tekutinou. Kromě toho se buňka nesmršťuje ani neroztahuje, protože koncentrace mezi oběma oblastmi zůstává ekvivalentní. Rychlost difúze vody je stejná v obou směrech, jak dovnitř, tak ven z buňky.

Izotonie v těle

Obecně jsou izotonické podmínky ideální pro buňky, jako jsou červené krvinky. Hypertonické situace způsobují, že se buňky zmenšují a ztrácejí schopnost správně fungovat. Hypotonické situace způsobují nadýmání a prasknutí buňky. Protože je pro červené krvinky nedílnou součástí zachování jejich funkce, má lidské tělo řadu homeostatických funkcí, které udržují ustálený stav vnitřních podmínek. Jednou z těchto podmínek je tonicita extracelulární tekutiny ve vztahu k červeným krvinkám.