Mitä eroa on hypertonisella, hypotonisella ja isotonisella?

Kun kasvi kuihtuu, se kaatuu ja muuttuu pehmeäksi sotkuksi. Kuihtuminen tapahtuu, kun vesi poistuu kasvin soluista ja häiritsee sen sisäistä painetta. Tämä on esimerkki yhdestä kolmesta toonisuuden tyypistä. Liuoksella voi olla kolme toonisuusluokkaa suhteessa toiseen liuokseen: hypertoninen, hypotoninen ja isotoninen. Osmoosin ohella toonisuus on olennainen osa biologisten järjestelmien toimintaa. Jokainen toonisuustyyppi kuvaa, kuinka osmoosi tapahtuu eri liuosten välillä.

Osmoosi

Toonisuuden ymmärtämiseksi on tärkeää ensin ymmärtää osmoosi. Veden nettoliike puoliläpäisevän kalvon läpi alueelta, jolla on pienempi liuenneen aineen pitoisuus, alueelle, jossa on korkeampi liuenneen aineen pitoisuus, on osmoosi. Liuennut aine voi olla mikä tahansa materiaali tai solu, jonka liuotin liuottaa. Yhdessä ne muodostavat ratkaisun. Ihmiskehossa liuenneet aineet voivat olla sokeria, ureaa, kaliumia tai monia muita aineita. Osmoosi on ensisijainen keino, jonka kautta vesi pääsee soluihin ja sieltä pois.

Miten ja miksi osmoosi tapahtuu

Osmoosia tutkittaessa solut on helpompi kuvitella purkiksi, jossa on kaksi osastoa täynnä vettä. Kalvo jakaa purkin kahtia ja erottaa lokerot. Jos kumpikaan osasto ei sisällä liuenneita aineita, vesi liikkuu kalvon läpi vapaasti ja tasaisesti. Kuitenkin, jos yhdessä purkissa on korkeampi liuenneen aineen pitoisuus kuin toisessa, vesi ei todennäköisesti poistu alueelta liuenneiden aineiden kanssa. Useimmat tutkijat tukevat, että syynä tähän on se, että liuenneet molekyylit pomppivat pois kalvosta ja siirtävät vesimolekyylejä fyysisesti pois kalvosta.

Toonisuus

Liuoksen kyky pakottaa vesi liikkumaan soluun tai ulos solusta osmoosiprosessin kautta on sen toonisuus. Solun osmoottinen pitoisuus on jokaisen solussa olevan liuenneen aineen kokonaispitoisuus. Solun osmoottinen pitoisuus mittaa liuenneen aineen osmoolien lukumäärää litrassa liuosta. Tämä voi näkyä muodossa osmol/L tai Osm/L. Kolme toonisuuden luokkaa kuvaavat solun osmoottista pitoisuutta sen ympärillä olevan solunulkoisen nesteen osmoottiseen pitoisuuteen.

Hypertoninen

Jos solun osmoottinen pitoisuus on pienempi kuin sen ympärillä oleva neste, neste on solulle hypertoninen. Vesi poistuu todennäköisemmin solusta ja tulee solunulkoiseen nesteeseen, koska nesteessä on korkeampi liuenneiden aineiden pitoisuus. Tämä vaikuttaisi hieman solun ulkopuolella olevaan pitoisuuteen, mikä tekisi siitä tasaisemman solun sisäisen pitoisuuden kanssa. Jotkut yksilöt kutsuvat hypertonisuutta solun kutistumiseksi, koska veden menetys saa solun kutistumaan.

Esimerkkejä hypertonisuudesta

Ilman riittävästi vettä kasvit kuihtuvat ja menettävät jäykkyytensä. Tämä on esimerkki hypertonisuudesta. Vesi on kulkenut kasvisolun sisältä sen ulkopuolella olevaan nesteeseen. Ilman veden puristamista soluseiniä vasten solut ja kasvi menettävät turgoripainetta. Jos kasvi saa vettä, se pystyy palauttamaan jäykkyytensä. Ihmisillä, jos punasolut joutuvat liuokseen, jossa on korkeampi liuenneen aineen pitoisuus, veden menetys aiheuttaa useiden solujen toimintojen epäonnistumisen.

Hypertonisuuden kiertäminen

Jotkut olennot ja organismit ovat kehittäneet menetelmiä suojautua hypertonisuutta vastaan ​​tai kompensoida sitä. Suolainen vesi on hypertoninen siinä eläville kaloille. Tämän vuoksi kalat menettävät luonnollisesti huomattavan määrän vettä. Tämä tapahtuu, kun kalat suorittavat kaasunvaihdon meriveden kanssa. Vedenhäviön kompensoimiseksi kalat kuluttavat suuria määriä suolavettä. Sitten ne poistavat ylimääräisen suolan. Tämä on osmoregulaatioprosessi.

Hypotoninen

Jos solussa on korkeampi osmoottinen pitoisuus kuin sitä ympäröivällä nesteellä, neste on solulle hypotoninen. Tämä puolestaan ​​tarkoittaa, että vesi kulkee todennäköisemmin nesteestä soluun. Tämä voi saada solun näyttämään turvonneelta tai turvotulta. Eläinsoluilla ei ole soluseiniä. Ilman suojaavaa soluseinää veden liiallinen diffuusio soluun voi aiheuttaa solun repeämisen. Kasveissa soluseinä kuitenkin suojaa solua. Tämä lisää kasvin turgoripainetta ja lisää jäykkyyttä.

Hyponatremia

Yksi hypotonisuuden mahdollisista vaikutuksista ihmiskehoon on hyponatremia tai veden yliannostus. Kun henkilö juo liikaa vettä, ulkoinen suolaliuos laimenee. Vastaavien osmoottisten pitoisuuksien saavuttamiseksi vesi ryntää sitten verisoluihin. Hyponatremian oireita ovat pahoinvointi, päänsärky, sekavuus ja väsymys. Jos aivojen verisolut turvottuvat ja repeytyvät, hyponatremia voi olla kohtalokas. Tämä tila on yleisempi pikkulapsilla, koska heidän pieni ruumiinsa ei kestä suuria vesimääriä.

Isotoninen

Toisin kuin kaksi muuta toonisuuden muotoa, isotonisuus kuvaa sekä solun että sen ympärillä olevan solunulkoisen nesteen olevan yhtä suuret osmoottiset pitoisuudet. Tämän vuoksi vesi voi liikkua vapaasti kennon ja nesteen välillä. Lisäksi solu ei kutistu tai laajene, koska pitoisuus pysyy samana näiden kahden alueen välillä. Veden diffuusionopeus on sama kumpaankin suuntaan, sekä soluun että ulos.

Isotonisuus kehossa

Yleensä isotoniset olosuhteet ovat ihanteellisia soluille, kuten punasoluille. Hypertoniset tilanteet saavat solut kutistumaan ja menettävät kykynsä toimia kunnolla. Hypotoniset tilanteet saavat solun turvottamaan ja repeytymään. Koska punasolujen toiminnan ylläpitäminen on olennaista, ihmiskehossa on useita homeostaattisia toimintoja, jotka ylläpitävät tasaista sisäistä tilaa. Yksi näistä tiloista on solunulkoisen nesteen toonisuus suhteessa punasoluihin.