Kāda ir atšķirība starp hipertonisko, hipotonisko un izotonisko?

Kad augs novīst, tas nokrīt un kļūst par mīkstu putru. Vīšana notiek, kad ūdens atstāj auga šūnas un izjauc tā iekšējo spiedienu. Šis ir piemērs vienam no trim tonizācijas veidiem. Šķīdumam var būt trīs toniskuma kategorijas attiecībā pret citu šķīdumu: hipertonisks, hipotonisks un izotonisks. Līdzās osmozei tonitāte ir neatņemama bioloģisko sistēmu pareizai darbībai. Katrs tonizācijas veids apraksta, kā osmoze notiks starp dažādiem risinājumiem.

Osmoze

Lai saprastu tonitāti, vispirms ir jāsaprot osmoze. Ūdens neto kustība pāri puscaurlaidīgai membrānai no zonas ar zemāku izšķīdušās vielas koncentrāciju uz apgabalu ar augstāku izšķīdušās vielas koncentrāciju ir osmoze. Izšķīdināta viela var būt jebkurš materiāls vai šūna, ko šķīdinātājs izšķīdina. Kopā tie veido risinājumu. Cilvēka organismā izšķīdušās vielas var būt cukurs, urīnviela, kālijs vai dažādi citi materiāli. Osmoze ir galvenais līdzeklis, caur kuru ūdens iekļūst šūnās un iziet no tās.

Kā un kāpēc notiek osmoze

Pētot osmozi, šūnas ir vieglāk iztēloties kā burku ar diviem nodalījumiem, kas ir pilni ar ūdeni. Membrāna sadala burku uz pusēm un atdala nodalījumus. Ja nevienā nodalījumā nav izšķīdušo vielu, ūdens brīvi un vienādi pārvietosies cauri membrānai. Tomēr, ja vienā burkā ir augstāka izšķīdušo vielu koncentrācija nekā otrā, ir mazāka iespēja, ka ūdens izkļūs no zonas ar izšķīdušajām vielām. Lielākā daļa zinātnieku atbalsta, ka iemesls tam ir tas, ka izšķīdušās vielas molekulas atlec no membrānas un fiziski pārvieto ūdens molekulas prom no membrānas.

Toniskums

Šķīduma spēja piespiest ūdeni pārvietoties šūnā vai izkļūt no tās, izmantojot osmozes procesu, ir tā tonitāte. Šūnas osmotiskā koncentrācija ir katra šūnā esošās izšķīdušās vielas kopējā koncentrācija. Šūnas osmotiskā koncentrācija ir izšķīdušās vielas osmolu skaita rādītājs litrā šķīduma. Tas var parādīties kā osmols/l vai osmols/l. Trīs toniskuma kategorijas apraksta šūnas osmotisko koncentrāciju līdz ekstracelulārā šķidruma osmotiskajai koncentrācijai ap to.

Hipertonisks

Ja šūnai ir zemāka osmotiskā koncentrācija nekā šķidrumam ap to, šķidrums šūnai ir hipertonisks. Ūdens, visticamāk, iziet no šūnas un nonāk ārpusšūnu šķidrumā, jo šķidrumā ir lielāka izšķīdušo vielu koncentrācija. Tas nedaudz ietekmētu koncentrāciju šūnas ārpusē, padarot to vienlīdzīgāku ar koncentrāciju šūnā. Daži cilvēki hipertonitāti sauc par šūnu saraušanos, jo ūdens zudums izraisa šūnas lieluma samazināšanos.

Hipertoniskuma piemēri

Bez atbilstoša ūdens augi novīst un zaudēs savu stingrību. Šis ir hipertoniskuma piemērs. Ūdens no augu šūnas iekšpuses ir nokļuvis šķidrumā ārpus tās. Ja ūdens nespiežas pret šūnu sieniņām, šūnas un augs zaudē turgora spiedienu. Ja augs saņems ūdeni, tas spēs atgūt savu stingrību. Cilvēkiem, ja sarkanās asins šūnas nonāk šķīdumā, kurā ir lielāka izšķīdušās vielas koncentrācija, ūdens zudums izraisīs vairāku šūnu funkciju neveiksmi.

Hipertoniskuma apiešana

Daži radījumi un organismi ir izstrādājuši metodes, lai aizsargātu pret hipertonitāti vai kompensētu to. Sālsūdens ir hipertonisks tajā dzīvojošajām zivīm. Šī iemesla dēļ zivis dabiski zaudē ievērojamu daudzumu ūdens. Tas notiek, kad zivis veic gāzu apmaiņu ar jūras ūdeni. Lai kompensētu ūdens zudumu, zivis patērē lielu daudzumu sālsūdens. Pēc tam tie izvada lieko sāli. Tas ir osmoregulācijas process.

Hipotonisks

Ja šūnai ir augstāka osmotiskā koncentrācija nekā šķidrumam ap to, šķidrums šūnai ir hipotonisks. Tas savukārt nozīmē, ka ūdens, visticamāk, no šķidruma nonāks šūnā. Tā rezultātā šūna var izskatīties uzpūsta vai neskaidra. Dzīvnieku šūnām nav šūnu sieniņu. Bez aizsargājošas šūnas sienas pārmērīga ūdens difūzija šūnā var izraisīt šūnas plīsumu. Tomēr augos šūnu siena aizsargā šūnu. Tas veicina auga turgora spiedienu un nodrošina lielāku stingrību.

Hiponatriēmija

Viena no iespējamām hipotonitātes sekām cilvēka organismā ir hiponatriēmija vai ūdens pārdozēšana. Kad cilvēks dzer pārāk daudz ūdens, ārējais sāls šķīdums tiek atšķaidīts. Lai sasniegtu līdzvērtīgu osmotisko koncentrāciju, ūdens pēc tam ieplūst asins šūnās. Hiponatriēmijas simptomi ir slikta dūša, galvassāpes, apjukums un nogurums. Ja smadzeņu asins šūnas kļūst uzpūstas un plīst, hiponatriēmija var būt letāla. Šis stāvoklis ir vairāk izplatīts zīdaiņiem, jo ​​viņu mazie ķermeņi nespēj izturēt lielu ūdens līmeni.

Izotonisks

Atšķirībā no pārējām divām tonizācijas formām, izotoniskums raksturo gan šūnu, gan ārpusšūnu šķidrumu ap to kā tādus, kam ir vienāda osmotiskā koncentrācija. Šī iemesla dēļ ūdens var brīvi pārvietoties starp šūnu un šķidrumu. Turklāt šūna nesamazinās un neizplešas, jo koncentrācija starp abām zonām paliek līdzvērtīga. Ūdens difūzijas ātrums ir vienāds abos virzienos, gan šūnā, gan ārpus tās.

Izotoniskums organismā

Parasti izotoniskie apstākļi ir ideāli piemēroti tādām šūnām kā sarkanās asins šūnas. Hipertoniskas situācijas izraisa šūnu saraušanos un zaudē spēju pareizi darboties. Hipotoniskas situācijas izraisa šūnas uzpūšanos un plīsumu. Tā kā sarkano asins šūnu funkcija ir neatņemama sastāvdaļa, cilvēka ķermenim ir vairākas homeostatiskas funkcijas, kas uztur stabilu iekšējo apstākļu stāvokli. Viens no šiem nosacījumiem ir ārpusšūnu šķidruma tonitāte attiecībā pret sarkanajām asins šūnām.