Mi a különbség a hipertóniás, hipotóniás és izotóniás között?

Amikor egy növény elsorvad, leesik, és puha szennyeződéssé válik. A hervadás akkor következik be, amikor a víz elhagyja a növény sejtjeit, és megzavarja a növény belső nyomását. Ez egy példa a tonicitás három típusának egyikére. Egy oldat tónusának három kategóriája lehet egy másik oldathoz képest: hipertóniás, hipotóniás és izotóniás. Az ozmózis mellett a tonicitás is elengedhetetlen a biológiai rendszerek megfelelő működéséhez. A tonicitás minden típusa leírja, hogyan megy végbe az ozmózis a különböző oldatok között.

Ozmózis

A tonicitás megértéséhez fontos először megérteni az ozmózist. A víz nettó mozgása egy féligáteresztő membránon egy alacsonyabb oldottanyag-koncentrációjú területről egy nagyobb oldottanyag-koncentrációjú területre ozmózis. Oldott anyag lehet bármilyen anyag vagy sejt, amelyet az oldószer felold. Együtt megoldást alkotnak. Az emberi szervezetben az oldott anyagok lehetnek cukor, karbamid, kálium vagy számos más anyag. Az ozmózis az elsődleges eszköz, amelyen keresztül a víz be- és kilép a sejtekbe.

Hogyan és miért történik az ozmózis

Az ozmózis tanulmányozásakor a sejteket könnyebb úgy elképzelni, mint egy edényt, amelyben két rekesz van tele vízzel. Egy membrán kettéosztja az edényt, és elválasztja a rekeszeket. Ha egyik rekesz sem tartalmaz oldott anyagot, a víz szabadon és egyenletesen fog áthaladni a membránon. Ha azonban az egyik edényben nagyobb az oldott anyag koncentrációja, mint a másikban, a víz kisebb valószínűséggel távozik a területről az oldott anyagokkal. A legtöbb tudós azt támasztja alá, hogy ennek az az oka, hogy az oldott anyag molekulái lepattannak a membránról, és fizikailag elmozdítják a vízmolekulákat a membránról.

Tonicitás

Az oldatnak az a képessége, hogy az ozmózis folyamatán keresztül a vizet a sejtbe vagy onnan kényszerítse ki, a tonicitása. A sejt ozmotikus koncentrációja a sejtben lévő összes oldott anyag összkoncentrációja. A sejt ozmóziskoncentrációja az oldott anyag ozmoljainak mérőszáma egy liter oldatban. Ez ozmol/l vagy osm/l formában jelenhet meg. A tónusosság három kategóriája egy sejt ozmotikus koncentrációját írja le a körülötte lévő extracelluláris folyadék ozmotikus koncentrációjához.

Hipertóniás

Ha egy sejt ozmotikus koncentrációja alacsonyabb, mint a körülötte lévő folyadék, akkor a folyadék hipertóniás a sejt számára. A víz nagyobb valószínűséggel távozik a sejtből és bejut az extracelluláris folyadékba, mivel a folyadékban nagyobb az oldott anyagok koncentrációja. Ez kismértékben befolyásolná a sejten belüli koncentrációt, így jobban megegyezik a sejten belüli koncentrációval. Egyesek a hipertóniát sejtzsugorodásnak nevezik, mivel a vízvesztés hatására a sejt mérete csökken.

Példák a hipertóniára

Megfelelő víz hiányában a növények elhervadnak és elvesztik merevségüket. Ez egy példa a hipertóniára. A víz a növényi sejten belülről eljutott a sejten kívüli folyadékba. Ha a víz nem nyomja a sejtfalat, a sejtek és a növény elveszíti a turgornyomást. Ha a növény vizet kap, képes lesz visszanyerni merevségét. Emberben, ha a vörösvérsejtek nagyobb oldottanyag-koncentrációjú oldatba kerülnek, a vízveszteség a sejt számos funkciójának meghibásodását okozza.

A hipertóniás megkerülése

Egyes lények és organizmusok módszereket fejlesztettek ki a hipertóniás elleni védekezésre vagy annak kompenzálására. A sós víz hipertóniás a benne élő halakra. Emiatt a halak természetesen jelentős mennyiségű vizet veszítenek. Ez akkor fordul elő, amikor a hal gázcserét végez a tengervízzel. A vízveszteség kompenzálására a halak nagy mennyiségű sós vizet fogyasztanak. Ezután kiválasztják a felesleges sót. Ez az ozmoreguláció folyamata.

Hipotonikus

Ha egy sejt ozmotikus koncentrációja magasabb, mint a körülötte lévő folyadék, akkor a folyadék hipotóniás a sejthez képest. Ez viszont azt jelenti, hogy a víz nagyobb valószínűséggel jut el a folyadékból a sejtbe. Emiatt a sejt puffadtnak vagy dagadónak tűnhet. Az állati sejteknek nincs sejtfaluk. Védő sejtfal nélkül a víz túlzott diffúziója a sejtbe a sejt megrepedését okozhatja. A növényekben azonban a sejtfal védi a sejtet. Ez hozzájárul a növény turgornyomásához, és nagyobb merevséget biztosít.

Hiponatrémia

A hipotonitás egyik lehetséges hatása az emberi szervezetben a hyponatraemia vagy a víz túladagolása. Ha egy személy túl sok vizet iszik, a külső sóoldat felhígul. Az egyenértékű ozmotikus koncentráció elérése érdekében a víz a vérsejtekbe rohan. A hyponatraemia tünetei az émelygés, fejfájás, zavartság és fáradtság. Ha az agy vérsejtjei felduzzadnak és felszakadnak, a hyponatraemia végzetes lehet. Ez az állapot gyakrabban fordul elő csecsemőknél, mivel kis testük nem képes megbirkózni a nagy mennyiségű vízzel.

Izotóniás

A tónusosság másik két formájától eltérően az izotonicitás a sejtet és a körülötte lévő extracelluláris folyadékot is egyenlő ozmotikus koncentrációjúként írja le. Emiatt a víz szabadon mozoghat a sejt és a folyadék között. Ezenkívül a sejt nem zsugorodik vagy tágul, mert a koncentráció egyenértékű marad a két terület között. A víz diffúzió sebessége mindkét irányban azonos, a cellán belül és kívül egyaránt.

Izotonitás a testben

Általában az izotóniás körülmények ideálisak a sejtek, például a vörösvérsejtek számára. A hipertóniás helyzetek hatására a sejtek összezsugorodnak és elveszítik megfelelő működési képességüket. A hipotóniás helyzetek a sejt felfúvódását és megrepedését okozzák. Mivel elengedhetetlen a vörösvértestek működésének fenntartásához, az emberi test számos homeosztatikus funkcióval rendelkezik, amelyek fenntartják a belső állapotok állandó állapotát. Az egyik ilyen állapot az extracelluláris folyadék tónusa a vörösvértestekhez képest.